«Сухожилия постоянно растягиваются, сгибаются при выполнении повседневной деятельности. Физические нагрузки могут вызвать небольшие трещины или разрывы и стать причиной серьезных травм. Если мы сможем понять, как появляются эти трещины и разрывы, тогда мы смогли бы предотвратить появление травм», — утверждает исследователь, профессор Stavros Thomopoulos.
С этой целью Thomopoulos с соавторами (2014) разработали новый способ визуализации и даже смогли предсказать, где и какие ткани предрасположены к травмам. Данные исследования были опубликованы в журнале Royal Society Interface.
«Если растянуть шапочку с рисунком для купания, видно, как искажается картинка на ней. Это позволяет нам понять, как материал реагирует на внешнее воздействие», — считает один из авторов исследования John J. Boyle.
В одном из экспериментов, описанных в статье, Boyle обозначил шаблонными точками полиэтиленовую пленку, растянул ее и отслеживал изменения в расположении точек.
«Вследствие растягивания полиэтиленовой пленки, в ней начинаются появляться разрывы. Новый алгоритм позволил нам найти места, где начинают формироваться разрывы. Был разработан новый алгоритм, который позволяет определять места, где могут начать формироваться разрывы», — пояснил Boyle.
Оказалось, что алгоритм в тысячи раз более точен, чем старые методы диагностики. А второй алгоритм, разработанный авторами, определяет вероятность образования трещин и разрывов.
«Эти методы играют решающее значение для количественной оценки при больших деформациях. Предыдущие алгоритмы, которые оценивали только нагрузку, часто были менее чувствительны, и давали ложноположительные результаты. Новые алгоритмы могут точно отличать помехи от истинных регионов с большими деформациями» — сказал профессор Guy Genin.
Как скоро новые алгоритмы могут быть использованы у пациентов, зависит от получения высококачественных изображений тканей организма. Текущие методы визуализации, такие как МРТ и УЗИ, не имеют необходимого разрешения и качества.
Ученые также пояснили, что цель данного исследования, это лучше понять, как внешние раздражители, действующие на человеческие ткани, приводят к развитию травм и разрывов. Новые алгоритмы также могут помочь инженерам определять уязвимые части зданий и других сооружений. Оказывается, при натяжении мышцы и кости находятся под влиянием тех же факторов, которые влияют на эти структуры.
В долгосрочной перспективе ученые хотят использовать новые алгоритмы для предотвращения дополнительных травм после операций по восстановлению суставов и других тканей.
Исследователи планируют получить патент в начале этого года, они надеются, что новые алгоритмы будут полезными для исследователей в области медицины и инженерии.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Boyle, John J; Kume, Maiko; Wyczalkowski, Matthew A; Taber, Larry A; Pless, Robert B et al. (2014) Simple and accurate methods for quantifying deformation, disruption, and development in biological tissues. // Journal of the Royal Society, Interface / the Royal Society — vol. 11 (100)
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
