Исследование, первое исследование прочности костей младенцев в зависимости от возраста / веса с использованием моделей, разработанных на основе современных медицинских изображений, опубликовано сегодня в Журнале биомеханики и моделирования в механобиологии.В исследовании использовались компьютерная томография — рентгеновские снимки для получения подробных снимков костей под разными углами — и последующие компьютерные модели для создания сценариев, изучающих, как различная сила влияет на кости, сгибая и скручивая кости, чтобы обнаружить предел прочности.
С помощью этих неинвазивных методов были созданы трехмерные модели бедренной кости (бедренной кости) при исследовании детских костей в возрастном диапазоне от новорожденных до трех лет.Это возрастной диапазон, в котором ранее проводилось меньше всего исследований, но также и возраст, когда дети не могут эффективно говорить или общаться о том, как произошла их травма. Между этими возрастами также существует период быстрого роста, и исследователи смогли определить, как развивались кости за это время и как изменялась прочность костей.
С момента появления автомобильных сидений степень защиты значительно улучшилась, но автомобильные аварии по-прежнему являются основной причиной опасных для жизни травм у детей. Компьютерное проектирование является неотъемлемой частью разработки транспортных средств, и оценки безопасности все чаще полагаются на моделирование. Следовательно, для обеспечения оптимальной безопасности крайне важно использовать правильное моделирование с использованием точных моделей.Текущие испытания автомобильных кресел в имитируемых краш-тестах часто используют уменьшенные модели взрослых для имитации ребенка в данной ситуации.
Однако анатомически у малыша совершенно другая структура костей, чем у взрослого — кости еще не сформированы полностью и продолжают расти.Д-р Синьшань Ли из Института in silico медицины Insigneo и факультета машиностроения в Университете Шеффилда сказал: «В настоящее время очень мало исследований, изучающих прочность костей маленьких детей.
Наши данные можно использовать для помощи автомобилю. производители сидений, производители детских колясок, производители игрушек и любые другие компании, разрабатывающие детские товары, чтобы разрабатывать и производить более безопасные продукты и использовать наше моделирование прочности костей при тестировании своих продуктов перед их выпуском на рынок.«Мы продолжим наши исследования в этой области и надеемся работать в партнерстве с этими отраслями, чтобы продемонстрировать влияние, которое наша работа может оказать на предотвращение и минимизацию последствий возможных несчастных случаев. Это даст родителям уверенность в том, что их ребенок как можно более безопасными и чтобы продукты, которые они используют, были протестированы с использованием самых последних и точных методов ".
Д-р Амака Оффиа, специалист по детской визуализации опорно-двигательного аппарата в отделении онкологии и метаболизма в Университете Шеффилда и почетный консультант детского радиолога в детской больнице Шеффилда, сказал: «Переломы костей являются обычным явлением в детстве и, по оценкам, составляют 25 случаев. % всех детских травм. Их можно в широком смысле разделить на случайные или нанесенные травмы.«В настоящее время различение между ними часто бывает чрезвычайно затруднительным.
Из-за трудностей с получением образцов детской кости не хватает исследований, чтобы предоставить научно обоснованную информацию о прочности костей у маленьких детей."В дополнение к отраслевым приложениям, связанным с безопасностью детей, результаты нашего исследования могут быть использованы в будущем для помощи в клинической диагностике. Если мы сможем предоставить таблицу, которая показывает прочность костей по возрастному диапазону для различных костей тела, мы сможем тогда рассчитать силу, необходимую для разрушения этой конкретной кости.
Это поможет клиницистам использовать основанную на фактах информацию, чтобы решить, является ли травма случайной или нанесенной, особенно для детей младшего возраста, которые не могут сформулировать, как произошла травма. Мы благодарны Благотворительная организация «Детская больница», профинансировавшая начальную работу в этой области ».Институт медицины in silico в Insigneo — это совместная инициатива Университета Шеффилда, фонда NHS Foundation для учебных больниц Шеффилда и фонда здравоохранения Sheffield Children’s NHS Foundation Trust (медицина in silico также известна как вычислительная медицина).
Это междисциплинарное сотрудничество между более чем 140 академиками и клиницистами с целью разработки компьютерных симуляций человеческого тела и процессов заболевания, которые могут быть использованы непосредственно в клинической практике для улучшения диагностики и лечения. MultiSim — это программа, финансируемая Советом по исследованиям в области инженерных и физических наук (EPSRC), базирующаяся в Insigneo.
Профессор Дамьен Лакруа, директор MultiSim, сказал: «Проект MultiSim предоставил ресурсы для этого исследования, поскольку исследовательская группа смогла использовать те же методы моделирования и программное обеспечение, которые мы создали для изучения заболеваний опорно-двигательного аппарата, и применить их к моделированию детских костей. проверить свои силы.«Потенциальные применения этого исследования имеют далеко идущие последствия и демонстрируют, как компьютерное моделирование может потенциально сэкономить время и обеспечить более надежный диагноз для врачей».Исследовательская группа продолжает свою работу в этой области и будет основываться на текущих исследованиях для оценки других длинных костей, таких как большеберцовая кость, расширять свою базу данных, чтобы обеспечить хорошее представление детей в каждом возрастном диапазоне, и рассматривать более сложные травмы. сценарии.
«Исследование механической реакции детской кости при изгибе и кручении с использованием анализа конечных элементов» Зайнаб Алтай, Марко Висконти, Амаки Оффиа и Ксиншан Ли опубликовано в Журнале биомеханики и моделирования в механобиологии.Это исследование было поддержано Высшим комитетом по развитию образования в Ираке (HCED).
Проект также получил финансирование от проекта MultiSim и программы H2020 Европейской комиссии через Центр передового опыта CompBioMed.