نوع جدیدی از صفحات تثبیت کننده فک در کشور طراحی شد

به گزارش یزد بلاگ، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر در حال طراحی و توسعه نوع جدیدی از صفحات تثبیت کننده فک برای حل مسائل پس از عمل جراحی بازسازی فک پایین هستند.

به گزارش گروه فناوری خبرنگاران به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، علی نیکو دانش اموخته رشته مهندسی پزشکی مقطع کارشناسی ارشد گرایش بیومتریال و مجری طرح بررسی بیومکانیکی صفحات بازسازی کننده فک تیتانیومی و معرفی الیاژ نایتینول به عنوان جایگزین گفت: بیماری، سرطان و یا تصادم های مختلف از عواملی هستند که باعث برداشتن قسمتی و ناقص شدن اناتومی و مختل شدن عملکرد استخوان فک می شود.

نیکو اضافه نمود: از این رو علم مهندسی پزشک برای بهبود نتایج عمل جراحی بازسازی فک و صورت، از ابزار هایی اعم از عکس برداری سی تی اسکن از جمجمه، نرم افزار های طراحی و تحلیل مهندسی، مدل سازی کامپیوتری استفاده کرده و در مورد عمل بازسازی فک پایین، صفحات تثبیت کننده منحصر به شکل استخوان فرد بیمار طراحی کرده است.

این فارغ التحصیل دانشگاه صنعتی امیرکبیر مطرح کرد: صفحات تثبیت کننده فک تجاری موجود در بازار، اکثرا ساخته شده از جنس الیاژ تیتانیوم (Ti6Ali4V) و به صورت استاندارد هستند که استحکام تسلیم بالایی داشته و از نظر برهمکنش با بافت های بدن بسیار زیست سازگار هستند.

به گفته وی، همچنین این صفحات استاندارد، چون به وسیله دست جراح خم شده و روی فک قرار میگیرد، نقاطی پرتنش روی آن ایجاد خواهد شد؛ اما با توجه به مطالعات گذشته پس از عمل جراحی چند مشکل بزرگ به همراه داشته اند. از اساسی ترین مسائل، به دلیل اختلاف زیاد بین مدول الاستیک تیتانیوم و استخوان تضعیف کردن بافت استخوان و در برخی موارد، ایجاد تمرکز تنش و شکستگی صفحات و درنتیجه بیرون زدن صفحه از پوست صورت بیمار است، اضافه نمود: همچنین به دلیل تنش های پیاپی روی پیچها، احتمال تمرکز کرنش روی استخوان اطراف پیچ ها و در نتیجه شل شدن ان ها نیز بالاست.

این محقق تاکید کرد: برای حل این مسائل راه چاره پیشنهادی استفاده از یک بیومتریال با مدول یانگ پایینتر و طراحی صفحه سفارشی مخصوص بیمار است.

وی همچنین ادامه داد: نایتینول (NiTi) یک الیاژ تیتانیومی با ویژگی هایی مثل زیست سازگاری، استحکام نهایی تسلیم و خستگی بالا، ظرفیت دمپینگ و جذب شوک بالا است. علاوه براین میزان مدول یانگ این الیاژ نزدیکتر به استخوان بوده و می توان با ایجاد تخلخل مدول یانگ ان را با استخوان همتراز کرده تا توزیع تنشی مناسبتری روی استخوان و صفحه داشته باشیم.

این محقق ادامه داد: صفحات سفارشی یا customized با استفاده از تصاویر عکس برداری پزشکی، نرم افزار های مهندسی و پرینتر های سه بعدی طراحی و ساخته شده و نسبت به صفحات استاندارد هم زمان عمل جراحی را کاهش داده و هم ریسک شکستگی را پایینتر اورده اند.

وی روش تحقیق خود را اینگونه مطرح کرد: با استفاده از تصاویر سی تی اسکن از جمجمه در نرم افزار میمیکس Mimics، یک نمونه مدل استخوان فک پایین اسان را مدلسازی کرده و با به کارگیری نرم افزار طراحی مهندسی سالیدورکس (Solidworks) و تریمتیک (3-Matic) یک نمونه فک شکسته به همراه صفحه سفارشی سینوسی طراحی کرده و با معین شرایط حل مسئله، بارگذاری، شرایط مرزی و خواص اجزا، این مدل صفحه را ارزیابی کرده ایم.

به گفته نیکو، در این مطالعه یکی از اهداف، بررسی معیار هایی ازجمله ایجاد شکستگی روی صفحه، کاهش تنش روی استخوان (سپرتنشی یا stress shielding) و خارج شدن پیچ از داخل استخوان برای ارزیابی بیومکانیکی طراحی سفارشی پیشنهادی با نام سینوسی بوده است.

وی با اشاره به نتایج طرح اضافه نمود: دوره ترمیم 2-4 ماه پس از عمل جراحی پیوند گرافت و تثبیت فک است. در دوره ترمیم بر اثر اضافه شدن پیشبار روی صفحه تثبیت کننده، احتمال تثبیت کافی گرافت افزایش یافته است.

وی ادامه داد: در این دوره و دوره پس از ترمیم احتمال رخ دادن پدیده سپرتنشی روی گرافت و همینطور شکسته شدن صفحه تثبیت کننده در مدل بازسازی شد با صفحه نایتینولی نسبت به مدل تیتانیومی کاهش پیدا کرده است.

به گفته این محقق، با افزایش بارگذاری، صفحه تیتانیومی هم از نظر احتمال شکست و هم از نظر احتمال بیرون زدن پیچ ها نسبت به صفحه نایتینولی به دلیل انعطاف¬پذیری کمتر، حساسیت بیشتری نشان داده است. پس از دوره ترمیم با اضافه نمودن ایمپلنت روی گرافت، احتمال شکست صفحه تثبیت کننده درهردو مدل کاهش و احتمال ایجاد ناحیه کم تنش روی گرافت و پدیده سپرتنشی افزایش خواهد یافت. با تغییر گرافت یک تکه به دوتکه و یا افزایش ضخامت صفحه استاندارد، احتمال شکست صفحه و همچنین پدیده سپرتنشی روی گرافت کاهش پیدا کرده است.

نیکو اضافه نمود: به طورکلی با مقایسه طراحی استاندارد و سفارشی، میتوان گفت: از لحاظ احتمال شکست و بیرون زدن پیچ و همینطور حساسیت به بارگذاری بهتر عمل کرده است.

وی با بیان اینکه بازار این صفحات تثبیت کننده در ایران و شرکت های داخلی خیلی گسترده نبوده و تنها به پیچ و پلاک های ارتوپدی برای تثبیت فک یا استخوان های جمجمه محدود می شود، اضافه نمود: کمپانی های مختلفی این پلاک های ارتوپدی را تولید می کنند؛ اما بازار شرکت های امریکایی و اروپایی برای این صفحات بازسازی کننده فک بسیار گسترده و فعال است.

به گفته وی، از جمله صنعت های پردرآمد در امریکا و اروپا صنعت تجهیزات ارتوپدی و ایمپلنت های فک و صورت است؛ در اصل این صنعت بین رشته های پزشکی و مهندسین پزشک بوده که با به کار گیری نرم افزار های مهندسی و تصاویر سی تی اسکن، پلاک یا صفحه تثبیت کننده یا بازسازی کننده مخصوص بیمار را طراحی کرده و با تکنولوژی پرینت سه بعدی فلزی ساخته و با کمک سیستم های کامپیوتری و به کارگیری جراحی به وسیله کامپیوتر، روی فک یا صورت بیمار از این صفحات ارتوپدی استفاده خواهند کرد.

گفتنی است، پلاک های ارتوپدی ابزار های پزشکی هستنند که برای حمایت از یک ساختار زیستی آسیب دیده یا تقویت ساختار در بخشی از بدن مورد استفاده قرار می گیرند. سطح خارجی ایمپلنت ها با بافت زنده در تماس بوده و بوسیله مواد بیولوژیک و یا مواد آلیاژی مقاوم در مقابل محیط یونی بدن ساخته می شود که در اصطلاح به این دسته از مواد زیست سازگار اطلاق می شود برای مثلاً در مورد ایمپلنت هائی که در استخوان ها جاگذاری می شود سطح آن ها از تیتانیم، کروم و یا آپاتیت تشکیل شده که هیدروکسی آپاتیت از اجزای اصلی تشکیل دهنده بافت استخوان می باشد پس استخوان با آن وارد واکنش شیمیایی نمی شود. پلاک ارتوپدی به طور گسترده برای فیکس کردن شکستگی های دیافیز بالاتنه و شکستگی های متافیز و مفصلی (آرتیکولار) به کار برده می شود.

به این تجهیزات بطور عمده پیچ و پلاک ارتوپدی (screws & plates) می گویند. اما تعداد و تنوع این ابزار ها زیاد بوده و بتدریج در حال افزایش است. از طرفی هریک از آن ها کاربرد مخصوص به خود را داشته و در شکستگی ها و جراحی های ترمیمی مختلف ارتوپدی بکار گرفته می شوند. تنوع زیاد این پیچ و پلاک های ارتوپدی که بطور عام به آن ها پلاتین نیز گفته می شود باعث شده تا خیلی از پرستاران و کارشناسان اتاق عمل نیاز به مرور و آموزش کافی در این زمینه داشته باشند.

پلاک های ارتوپدی از جمله وسایل پزشکی هستند که برای جایگزینی در مفاصل و استخوان های بدن و ثبیت شکستگی های ناشی از تصادفات طراحی شده اند تا از استخوان آسیب دیده حمایت کنند. جنس عمده پلاک های ارتوپدی از فولاد ضد زنگ یا از آلیاژ های تیانیوم است که با استفاده از یک پوشش پلاستیکی بر روی ایمپلنت غضروف مصنوعی را به نوعی می توان شبیه سازی کرد. کاشت ایمپلنت را به علت پیر شدن جامعه ایران می توان از شایع ترین جراحی های ارتوپدی البته بعد از تصادفات ناشی از پراید دانست. ایمپلنت های ارتوپدی با توجه به نوع کاربرد و جایگزینی در مکان مورد نظر نیاز مند به طراحی -استحکام مورد نیاز و منحصر به فرد خود می باشند و مهندسین علاوه بر استحکام آن ها باید به زیست سازگار (BIO COMPATIBLE) بودن ایمپلنت ها نیز دقت کنند. پیچ، پلاک، سیم و نیل نمونه ای از تثبیت کننده های داخلی پرکاربرد در جراحی های ارتوپدی هستند.