Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойЗдоровьеПовышение на 557 000 долларов — спинальный спондилодез нового поколения становится «мета»

Повышение на 557 000 долларов — спинальный спондилодез нового поколения становится «мета»

- Advertisement -

Амир Алави возглавляет новаторский проект в Университете Питтсбурга по разработке «метаматериальных» ортопедических имплантатов для лечения позвоночника, финансируемый за счет гранта NIH в размере 557 000 долларов США. Используя генеративный искусственный интеллект и уникальные свойства метаматериалов, Алави стремится создать клетки для спондилодеза, которые улучшат заживление и успех хирургических операций. Это исследование может изменить хирургию позвоночника, предложив новые решения для лечения травм костей и лечения заболеваний. Выше приведены примеры костных имплантатов, изготовленных из метаматериалов. Фото: Амир Алави

Инженер из Питта получил 557 тысяч долларов в виде финансирования от Национального института здравоохранения США на проведение первых в мире испытаний ортопедических имплантатов из метаматериалов in vivo.

Инженер-строитель из Питтсбургского университета, специализирующийся на мостах и ​​инфраструктуре, использует свои знания для создания инновационных материалов, направленных на улучшение лечения, ремонта и восстановления травм позвоночника. Проект Амира Алави получил грант в размере 557 000 долларов США от Национальные институты здоровья испытать первые «метаматериальные» ортопедические имплантаты.

По оценкам, в США ежегодно проводится 342 000 процедур межтелового спондилодеза. Это популярная процедура для лечения различных болей в позвоночнике и травм, от грыж межпозвоночных дисков и дегенеративных заболеваний до травм. Межтеловые спондилодезические клетки представляют собой спинальные имплантаты, которые используются в большинстве этих процедур для улучшения хирургических результатов. Успешный спондилодез также является балансирующим действием: клетка должна быть жесткой и достаточно прочной, чтобы ограничивать движения и снимать давление, но в то же время достаточно мягкой, чтобы позвоночник все еще мог переносить нагрузку. Однако требуемая прочность и жесткость, обеспечиваемая современными материалами, используемыми в процедурах сращения, может отрицательно повлиять на ход заживления.

«Титан и определенные полимеры, такие как полиэфирэфиркетон (PEEK), являются наиболее распространенными материалами, используемыми в клетках для спондилодеза, из-за их биосовместимости, прочности и долговечности. Хотя можно предположить, что высокая жесткость металлических имплантатов желательна, на самом деле это может привести к пагубным последствиям, таким как сильное сжатие, задержка заживления кости и даже катастрофическое разрушение кости хозяина», — объяснил Алави, доцент кафедры гражданского строительства. и экологическая инженерия в Инженерной школе Питта Суонсона. «Существуют также серьезные опасения относительно интеграции клеток PEEK в кости».

Прорыв в метаматериалах

Финансирование Алави в Национальном институте здравоохранения рассчитано на три года. Премия «Первопроходец R21» что позволяет новым и начинающим исследователям проводить исследовательские программы, представляющие большой интерес для Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии. Алави также входит в число 23 ученых Питтсбургского университета, включенных в список высоко цитируемых исследователей 2023 года по версии Clarivate, и был назван одним из «24 жителей Пенсильвании, за которыми стоит следить в 2024 году» по версии PennLive/Harrisburg Patriot News.

«Я очень воодушевлен этим проектом, поскольку он знаменует собой первое в истории испытание «ортопедического имплантата из метаматериала» in vivo», — добавил Алави. «Наша миссия состоит в том, чтобы найти идеальный межтеловой спондилодезический кейдж — священный Грааль, который сочетает в себе необходимую жесткость для стабилизации движения позвонков, гибкость для распределения нагрузки и пористость для поддержки как роста, так и врастания кости. Я считаю, что наш метаматериальный подход к созданию межтеловых термоядерных клеток является наиболее жизнеспособной стратегией, позволяющей плавно интегрировать все эти важные функции в единую термоядерную клетку».

По словам Алави, метаматериалы являются более продвинутыми, чем традиционные элементы, сплавы или другие материалы, поскольку их можно спроектировать так, чтобы обеспечить широкий диапазон желаемых механических свойств, включая сверхлегкие, сверхжесткие, сверхвысокие соотношения прочности к плотности, податливость и высокие устойчивость. Кроме того, имплантаты из метаматериалов открывают огромные возможности для дизайна, поскольку их можно изготавливать с использованием самых разных биосовместимых материалов.

Будущие последствия и итоги

Команда использует свои инструменты генеративного искусственного интеллекта, чтобы ускорить исследование этого пространства проектирования, с помощью инструментов, которые позволяют исследователям, таким как Алави, использовать огромные объемы данных не только о метаматериалах, но также о позвоночнике и о том, как материал должен вести себя в организме человека. тело.

«Элементарные ячейки в этих имплантатах из метаматериала могут принимать различные размеры и формы. Число возможных конфигураций этих имплантатов из метаматериала может приближаться к астрономическим значениям. Таким образом, в зависимости от клинических требований, целевых механических свойств и анатомического соответствия, установленных нашими хирургами, мы имеем дело с огромным пространством для проектирования», — пояснил Алави. «Что позволяет нам сделать генеративный искусственный интеллект, так это объединить все эти параметры со всеми известными материалами, чтобы идентифицировать новый метаматериал, который отвечает всем медицинским потребностям и улучшает выздоровление. Затем мы сможем создавать конструкции из метаматериала и тестировать их гораздо быстрее, эффективнее и экономичнее, чем традиционные методы проб и ошибок».

Премия Trailblazer R21 позволит Алави сначала протестировать клетки для спондилодеза на животных, прежде чем завершить лечение для испытаний на людях. Он считает, что этот процесс в конечном итоге приведет к созданию имплантатов следующего поколения на основе метаматериалов, которые можно будет использовать для лечения других повреждений костей и заболеваний, требующих хирургического вмешательства. Его соавтором во время испытаний in vivo будет больница общего профиля Аллегейни.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме