Zęby pytona pomogą w leczeniu uszkodzenia stożka rotatorów

Urządzenie, w którym zastosowano mechanizm działania zębów pytona, może być pomocne w ortopedii – w operacjach uszkodzonego stożka rotatorów, poprawiając efekt leczenia, a przy tym ograniczając ryzyko ponownej awarii w postaci „przetarcia się” ścięgna. Wyniki badania amerykańskich naukowców opublikowano pod koniec czerwca w czasopiśmie naukowym „Science Advances”.

Autorzy pracy pt. „Python tooth–inspired fixation device for enhanced rotator cuff repair” napisali, że inspirację do skonstruowania nowego aparatu stanowiły zakrzywione do wewnątrz zęby węży z nadrodziny Pythonoidea, które chwytają swoje ofiary, nie rozdzierając ich tkanek. Dzięki temu badacze opracowali biomimetyczne urządzenie, które o ponad 80% poprawia wytrzymałość mechaniczną w porównaniu z obecnie stosowanymi metodami leczenia uszkodzeń stożka rotatorów, zachowując przy tym zgodność ze standardami technik chirurgicznych.

– Postanowiliśmy sprawdzić, czy uda nam się opracować projekt urządzenia, które naśladuje kształt zębów pytona i skutecznie chwyta tkanki miękkie bez ich rozrywania, ograniczając przy tym ryzyko ponownego zerwania ścięgna po naprawie stożka rotatorów – napisała główna autorka badania dr Iden Kurtaliaj, specjalistka w zakresie inżynierii biomedycznej z Wydziału Chirurgii Ortopedycznej Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku.

Operacje uszkodzenia stożka rotatorów, które są częstym zabiegiem w obrębie stawu barkowego, w wielu przypadkach kończą się niepowodzeniem. Ocenia się, że od 20% do nawet 94% spośród około 600 000 procedur wykonywanych co roku w USA kończy się ponownym uszkodzeniem. Autorzy badania podali, że niepowodzenia są skutkiem zerwania szwów przez ścięgna w punktach utrzymywania ścięgna w trakcie zabiegu.

Zakończone sukcesem próby uniknięcia uszkodzeń ścięgna

Zespół badaczy początkowo skupiał się tylko na naśladowaniu mechaniki zębów pytona, ale poszerzył swoje prace o prowadzenie symulacji, drukowanie w 3D oraz testy na zwłokach, aby ocenić, jak kształt „zębów pytona” wpływa na chwytanie oraz cięcie tkanek. Naukowcy opracowali kilka różnych konstrukcji „zębów” osadzonych w naśladującym naturę urządzeniu wykonanym z biokompatybilnej żywicy.

Nowatorskie urządzenie zostało wyposażone w niewielkie „zęby” na zakrzywionej podstawie, dostosowane dzięki drukowi 3D do specyficznej krzywizny głowy kości ramiennej w miejscu przyczepu ścięgna mięśnia nadgrzebieniowego, co zwiększa siłę chwytu bez ryzyka nakłucia ścięgna. Aby ocenić jego skuteczność w porównaniu ze standardowymi metodami leczenia tego typu uszkodzenia, w pięciu parach barków z ludzkich zwłok przeprowadzono leczenie kotwic ścięgien. Na każdym ramieniu powstało rozdarcie ścięgna mięśnia nadgrzebieniowego.

Jedna z par została poddana standardowemu leczeniu z zastosowaniem szwu dwurzędowego, natomiast w drugiej parze zastosowano tę samą metodę w połączeniu z losowo wybranym urządzeniem. Naprawy poddano następnie próbie rozciągania (w jednej osi) – aż do uszkodzenia ścięgna. W przypadku zastosowania nowego urządzania dowiedziono, że wzmacniało ono wrażliwe połączenia ścięgno–szew, które jest podatne na mechaniczne uszkodzenia. Zakrzywione „zęby” aparatu znacznie zwiększyły wytrzymałość mechaniczną, rozkładając obciążenia bardziej równomiernie w obszarze mocowania.

Uzyskane wyniki wykazały, że operacje z użyciem urządzenia skonstruowanego przez badaczy z Columbia University wykazywały średnio 83-procentowy wzrost maksymalnej siły w porównaniu z leczeniem prowadzonym bez zastosowania nowego urządzenia. Autorzy podali, że kolejne badania kontrolne po terapii uszkodzenia stożka rotatorów potwierdzały sukces prowadzonego leczenia.

T.H.

Źródła: https://www.drbicuspid.com/

https://www.science.org/