Заживление сломанных костей сложнее, чем кажется на первый взгляд

Тара Хаэлл

26 августа 2022 г. - Заживление сломанной кости не всегда сводится к простому процессу наложения гипса и ожидания того, что организм со временем сделает свое дело. Многие материалы, из которых состоят наши кости, имеют разную плотность и взаимодействуют между собой несколькими способами, что влияет на правильность заживления перелома.

Перелом, который не сросся должным образом, называется несращением, и в длинной кости, такой как кость ноги, он может привести к инвалидности. Врачи не всегда могут определить, когда произойдет сращение, а тем более предсказать его вероятность заранее. Но исследования в области методов визуализации костей уже на пути к тому, чтобы изменить ситуацию и дать врачам возможность заглянуть вперед, чтобы помочь им обнаружить проблемы раньше.

Исследователи в области машиностроения из Университета Лихай в Вифлееме, штат Пенсильвания, используют визуализацию костей и виртуальные механические испытания для разработки более точной модели процесса заживления.

Виртуальная модель может помочь врачам распознать, когда кость отклоняется от здорового процесса заживления, чтобы они могли вмешаться раньше. Главное - лучше понять физический процесс в зоне заживления, где, собственно, и происходит репарация перелома.

Внутри гипса

Процесс заживления начинается, когда организм распознает перелом и посылает иммунные клетки, чтобы вызвать воспаление. Отек - это предупреждающий сигнал организма о необходимости прекратить использование травмированной части.

Клетки крови также собираются вокруг травмы, и эта масса клеток - гематома, или кровяной сгусток, - заполняет пространство в месте перелома. В течение следующей недели мягкая костная ткань, называемая мозолью, постепенно замещает кровяной сгусток и удерживает кость вместе, хотя еще не настолько прочно, чтобы начать ее использовать. Через несколько недель мозоль успевает затвердеть, и тогда твердая кость начинает заменять твердую мозоль.

Но на рентгеновских снимках трудно определить, насколько хорошо протекают эти поздние стадии, поскольку твердая мозоль и твердая кость выглядят очень похоже. Инженеры работают над пониманием механических свойств кости и мозоли, таких как масса и плотность, чтобы лучше предсказать, когда твердая кость полностью заменит мозоль. Слишком раннее предсказание может помешать процессу заживления, если человек будет нормально использовать кость до того, как она полностью заживет.

Предыдущие компьютерные модели не могли точно отличить твердую мозоль от твердой кости, в основном потому, что сама мозоль состоит из различных типов тканей с разными физическими свойствами.

Но новое исследование основывается на проверке нагрузки, оказываемой на кость при скручивании. Исследователи ввели результаты тестирования и соответствующие снимки компьютерной томографии в компьютер для моделирования процесса заживления. Более яркие участки на снимке представляют более жесткую и твердую кость, поэтому их работа помогла исследователям определить точку пересечения, когда материал перестает быть мозолью и превращается в кость. Знание этой точки может помочь быстрее определить, когда происходит сращение, что, в свою очередь, поможет врачам лучше понять, как и почему происходит сбой в процессе заживления, чтобы они могли помочь.