8 августа 2015

Благодаря сотрудничеству с университетской клиникой  Белгриста   и Университета Питсбурга, ученые  из  Эмпа начали  декодировать механику  позвонков поясничного отдела позвоночника. Исследователям было необходимо изучить, как происходит износ   тел позвонков и межпозвонковых дисков. Это позволило бы  лучше подбирать тактику лечения.

Некоторые ученые утверждают, что боль в спине это  цена, которую человек платит  за прямохождение.  Другие утверждают, что проблема болей  в спине появилась, когда человек стал больше сидеть  для того, чтобы отдыхать  или думать: гиподинамия ослабляет мышцы, и это усугубляется стрессами   в   частной жизни или на работе. Люди всю жизнь ходят, сгорбившись, под грузом    жизненных проблем, а мышцы спины спазмируются все больше и больше. Результатом всего этого: боль в спине.

Как правило, эта проблема может быть решена путем расслабления и укрепления мышц спины. Однако,  в одном из  семи случаев, это не работает. Даже  прием опиатов иногда  не помогает пациентам. В таких случаях, за болью в спине скрывается  механическая проблема  и только операция может положить конец  мучениям. В тяжелых случаях, дефектный позвонок или  межпозвонковые  диски  соединяются  с металлической конструкцией (межпозвоночный остеосинтез). Фиксированной сегмент окостеневает  и не в состоянии приводить к появлению  боли. Тем не менее, этот вид  репарационной  операции  дает пациентам передышку только на несколько лет, так  как  проблема начинает появляться в соседних позвонках. Вопрос в том, почему это происходит, и как это можно было бы предотвратить.

Вопрос  адресован  инженерам-механикам

Бернхард  Вейс и его команда в Empa изучают  именно эти механические вопросы. Для того чтобы понять, почему и как быстро изнашиваются  позвоночные суставы, исследователи должны знать  действие векторов сил которые воздействуют  на  суставы. Это, в свою очередь, требует точного понимания формы, эластичности и гибкости отдельных «элементов». Это вопрос для инженеров-механиков,  которые изучают силовые векторы также  как и в мостостроении, судостроении или развитии компонентов шасси для автомобилей.

Первым  шагом для команды Empa было  сформировать  теоретическую основу: они использовали  компьютерную программу "OpenSim", широко используемую программу моделирования для опорно-двигательного аппарата человека, разработанную  «Национальном  центре  моделирования и исследований  в реабилитации " в Стэндфордском университете. Цель  исследования  была в том, чтобы  как можно точнее проиллюстрировать биомеханику позвоночника  с помощью этого   компьютерного моделирования:  ведут ли  себя диски  как универсальный шарнир? Или  больше  как резиновый подшипник? Какое влияние имеют мышцы?   Всегда ли резиновая опора  остается  равномерно жесткой или же  происходит изменение жесткости в зависимости от угла кривизны позвоночника? Для того чтобы получить ответы на эти вопросы, ученые из Empa  проводили исследования в сотрудничестве  с лабораторией Ортопедической  биомеханики  (Цюрихский университет) и Института биомеханики в ETH Zurich.

Cимулятор скелета

С помощью компьютерной модели, ученым удалось смоделировать механику,   и они приблизились к идентификации смещения позвоночника как одну   из причин повышенного риска рецидива у некоторых пациентов. Если эти лица наклоняются вперед, чтобы поднять груз, межпозвоночные суставы нагружены  на  34 процентов больше. Если же   межпозвонковый диск  разрушен или поврежден то, увеличение  нагрузки  на соседний  позвонок   может составлять до 45 процентов  и выше, чем у здоровых людей. Неудивительно,  что уровень износа  резко возрастает.

Тем не менее, изучение проблем со здоровьем с  использованием только  компьютерного  анализа  недостаточно. Конечной целью является постановка   индивидуального  диагноза  для каждого пациента, а затем подбора   соответствующего лечения. В результате, команда WEISSE  объединилась  с командой  американской ученых и получила финансирование от Швейцарского национального научного фонда (SNSF).

Исследователи из Университета Питтсбурга разработали 3D X-Ray видео систему, которая   называется "Digital Stereo-X ray  изображения" (DSX). Она может отображать движение позвоночника со скоростью  250 кадров в секунду, в то время как положение позвонков видно  с точностью  до  0,2 мм.

После того, как  были получены данные, что модель  подходит для здоровых людей, исследователи хотят использовать метод для изучения проблем, связанных с артродезом. Идея состоит в том, чтобы  получить изображения  пациента с   помощью системы DSX до и после операции и проанализировать изменения в распределении сил в связи с артродезом . Это исследование поможет   понять дегенерацию  позвоночных суставов намного лучше и более точно  определить источник боли в нижней части спины.

В дальнейшем, этот вид компьютерного анализа может быть использован  для всех пациентов, которые должны пройти  операцию на спине. 

АКЦИИ и СКИДКИ В АПРЕЛЕ

Подробнее

Запись на прием

Записаться на прием в режиме реального времени

Вопрос-ответ

На вопросы отвечают наши ведущие специалисты

Энциклопедия

Вся информация о заболеваниях позвоночника