Rekayasa Bisa Berikan sebuah Facelift Bedah Rekonstruksi

Facial pasien rekonstruksi akan segera memiliki pilihan untuk pengganti tulang yang dibuat dioptimalkan untuk kedua bentuk dan fungsi, terima kasih kepada para peneliti di University of Illinois dan Ohio State University Medical Center.

Apakah akibat dari penyakit atau luka, kehilangan tulang wajah menimbulkan masalah bagi ahli bedah rekonstruksi di luar implikasi kosmetik: pasien mengunyah, menelan, berbicara atau bahkan mungkin kemampuan bernapas terganggu.
"Pertengahan-wajah mungkin merupakan bagian paling rumit dari kerangka manusia," kata Gabriel Paulino, yang Donald Biggar Willett Profesor Teknik di U. I. "Apa yang membuat pertengahan rekonstruksi wajah lebih rumit adalah bentuk yang tidak biasa unik (tulang kecil dan halus) dan fungsi, dan lokasi di daerah rentan terhadap kontaminasi tinggi dengan bakteri. "

Untuk mode penggantian tulang, dokter bedah tulang akan sering panen dari tempat lain di tubuh pasien - tulang bahu atau pinggul, misalnya - dan mode manual menjadi sesuatu yang menyerupai tengkorak bagian yang hilang. Namun, karena tulang lainnya sangat berbeda dari tulang wajah dalam struktur, pasien masih mungkin mengalami gangguan fungsi atau distorsi kosmetik.

Tim peneliti lintas disiplin, yang hasil penelitian akan dipublikasikan dalam edisi 12 Juli Risalah National Academy of Sciences, menerapkan teknik rekayasa optimasi desain disebut topologi. Pendekatan ini menggunakan pemodelan 3-D yang luas untuk desain struktur yang perlu untuk mendukung beban tertentu dalam ruang tertutup, dan sering digunakan untuk insinyur bangunan bertingkat tinggi, bagian mobil dan struktur lainnya.

"Ini memberitahu Anda di mana untuk menempatkan material dan di mana untuk membuat lubang," kata Paulino, seorang profesor teknik sipil dan lingkungan. "Pada dasarnya, teknik ini memungkinkan teknisi untuk menemukan solusi terbaik yang memenuhi persyaratan desain dan kendala."

Facial rekonstruksi tampaknya cocok alam untuk teknik ini, Paulino kata. "Kami melihat masalah klinis dari perspektif yang berbeda optimasi Topologi. Menawarkan kerangka interdisipliner untuk mengintegrasikan konsep-konsep dari kedokteran, biologi, metode numerik, mekanik, dan perhitungan."

Topologi optimasi akan membuat pasien khusus, desain kasus per kasus untuk penggantian jaringan tulang-rekayasa. Pertama, para peneliti membangun model komputer 3-D rinci dari pasien tersebut dan menentukan domain desain yang didasarkan pada cedera dan hilang bagian tulang. Kemudian serangkaian algoritma menciptakan struktur, disesuaikan dioptimalkan, akuntansi untuk variabel termasuk aliran darah, rongga sinus, mengunyah kekuatan dan dukungan jaringan lunak, antara pertimbangan lain. Para peneliti kemudian dapat model proses penggantian memasukkan tulang ke pasien dan bagaimana pasien akan tampak.

"Idealnya, itu akan memungkinkan untuk mengeksplorasi alternatif dokter bedah dan merancang penggantian tulang khusus untuk pasien tertentu. Setiap tulang pasien desain pengganti dirancang untuk volume yang hilang dan persyaratan fungsional," kata Paulino.

Sekarang bahwa mereka telah berhasil menunjukkan konsep oleh pemodelan berbagai jenis pengganti tulang wajah, para peneliti berharap dapat bekerja untuk mengembangkan perancah untuk teknik jaringan sehingga mereka bisa desain diterjemahkan ke tulang yang sebenarnya. Mereka juga berharap untuk mengeksplorasi kemungkinan bedah lebih lanjut untuk metode mereka.

"Teknik ini memiliki potensi untuk membuka jalan menuju pengembangan metode teknik jaringan untuk membuat custom dibuat pengganti tulang tinggal di bentuk dan jumlah yang optimal," kata Paulino. "Kemungkinan sangat besar dan kita merasa bahwa kita hanya di awal proses."

Juga pada U. tim I. adalah lulusan mahasiswa Tam Nguyen. Tim Ohio, yang disponsori oleh National Science Foundation, termasuk Alok Sutradhar, salah satu mantan siswa Paulino, dan Dr Michael Miller di Ohio State University Medical Center Divisi Bedah Plastik.