Osul este un material piezoelectric, ceea ce inseamna ca produce un pic de electricitate atunci cand este pus sub tensiune. Aceste impulsuri de electricitate stimuleaza factori care favorizeaza cresterea si vindecarea oaselor, motiv pentru care electrostimularea este o terapie eficienta.
Desi exista stimulatori externi care creeaza un camp electric pentru a accelera vindecarea indirect, solutia ideala este stimularea directa a osului. Plasarea unui dispozitiv in interiorul corpului are insa cerinte unice, printre care si alimentarea acestuia. Cazul ideal este ca dispozitivul sa se autoalimenteze, insa acest lucru nu era posibil in trecut.
Pentru a crea un nou dispozitiv de electrostimulare a fracturilor (FED), o echipa de cercetare de la Universitatea Wisconsin-Madison a inceput cu un nanogenerator triboelectric, un dispozitiv cu film subtire cu suprafete microstructurate care transforma energia mecanica produsa de miscari minuscule in energie electrica.
Cercetatorii au cuplat nanogeneratorul cu o pereche de electrozi pentru a distribui campul electric catre os. Ei au construit aceste componente ultra subtiri, biodegradabile si bioresorbabile pe un substrat de acid lactic-co-glicolic, un polimer biocompatibil utilizat in mod obisnuit si aprobat de FDA.
Testele initiale ale savantilor au confirmat ca micile miscari ale dispozitivului au creat intr-adevar o stimulare electrica de aproximativ 4 volti, pe care ar putea sa o sustina timp de peste sase saptamani; ulterior, oamenii de stiinta au testat dispozitivul pe sobolani.
Un dispozitiv implantat a reparat fracturile in cazul sobolanilor
Animalele carora li s-a implantat dispozitivul s-au recuperat complet in urma unei fracturi de tibie in aproximativ sase saptamani, mult mai repede decat animalele plasate in grupul de control. Densitatea minerala si rezistenta la flexiune a oaselor vindecate au ajuns, de asemenea, la acelasi nivel cu oasele sanatoase la animalele care au primit electrostimularea. Dupa tratament, dispozitivele s-au degradat si s-au absorbit in corpurile sobolanilor, fara complicatii si fara a fi necesara indepartarea lor chirurgicala.
Autorii studiului¹ spun ca este posibil sa regleze perioada de existenta a stimulatorului in corp - de la cateva saptamani la cateva luni - prin modificarea proprietatilor materialului bioresorbabil care acopera dispozitivul. Cerceratorii ar dori sa mareasca dispozitivul de electrostimulare a fracturii, astfel incat sa functioneze si la oameni. Dar pentru aceste dispozitive auto-alimentate, sursa de energie poate fi o problema.
De obicei, atunci cand o persoana are un os rupt, trebuie sa-si restrictioneze miscarile. Cu alte cuvinte, daca ar purta un astfel de dispozitiv ar putea sa nu produca suficienta energie mecanica pentru a alimenta nanogeneratorul triboelectric. Modul in care se misca un sobolan ofera o stimulare constanta pentru dispozitiv, dar pentru o persoana cu un os rupt care nu poate fi miscat, stimularea adecvata ar fi o problema.
Cu toate acestea, corpul uman ofera in teorie multe surse de miscari care ar putea alimenta dispozitivul de electrostimulare a fracturii daca osul rupt trebuie sa ramana imobil. Ar putea fi necesar ca dispozitivul sa poata raspunde la alte tipuri de surse mecanice interne, cum ar fi modificarile tensiunii arteriale, concluzioneaza oamenii de stiinta. Este nevoie, deci, de cercetari aprofundate, pentru a aborda aplicabilitatea utilizarii cu succes a acestui dispozitiv si in cazul oamenilor.
Cum se repara in prezent fracturile?
Cand o persoana se confrunta cu o fractura, este important ca osul sa se vindece corect in pozitia sa initiala. Exista mai multe tratamente pentru fracturi, iar cel recomandat de medic se bazeaza pe mai multi factori, inclusiv gravitatea rupturii si locul in care s-a produs. In timp ce, in anumite cazuri, osul rupt se poate vindeca prin purtarea gipsului, in alte cazuri poate fi nevoie de tratamente mai invazive, cum ar fi interventiile chirurgicale.
Operatia de reparare a fracturilor osoase poate dura cateva ore, de aceea este posibil ca pacientului sa i se faca anestezie generala pentru a adormi in timpul interventiei sau anestezie locala pentru a amorti doar membrul rupt. Chirurgul poate efectua o incizie peste locul fracturii daca se utilizeaza o placa si suruburi sau poate face o incizie la capatul unui os lung si poate aseza o tija pe partea interioara a osului pentru a stabiliza si repara o fractura.
Osul fracturat este apoi fixat la locul sau. Chirurgul poate folosi suruburi metalice, stifturi, tije sau placi pentru a fixa osul in pozitie, aceste elemente fiind temporare sau permanente. Medicul poate recomanda o grefa osoasa daca oasele s-au spart in fragmente in timpul ranirii initiale. Aceasta procedura foloseste os dintr-o alta parte a corpului sau de la un donator pentru a inlocui portiunile de os pierdute.
Vasele de sange care au fost deteriorate in timpul ranirii vor fi reparate in timpul interventiei chirurgicale. Cand osul rupt a fost asezat corect, chirurgul inchide rana de incizie cu cusaturi sau capse si o infasoara intr-un pansament curat si un dispozitiv de protectie.
Procesul de vindecare a osului va dura de obicei sase pana la opt saptamani, dar acest interval de timp poate varia in functie de tipul si zona fracturii. Imediat dupa operatie, pacientul va fi dus intr-o camera de recuperare, unde i se va monitoriza tensiunea arteriala, respiratia, ritmul cardiac si temperatura. In functie de gradul de ranire, de interventia chirurgicala, si de progresul personal dupa operatie poate fi necesar ca pacientul sa ramana in spital peste noapte sau mai multe zile.
Este normal ca dupa operatie sa apara dureri si umflaturi, dar gheata si ridicarea membrului rupt pot ajuta la reducerea inflamatiei. De asemenea, medicul va prescrie analgezice pentru a usura disconfortul. Daca durerea incepe sa se inrautateasca dupa cateva zile, in loc sa inceapa sa dispara, trebuie contactat medicul.
Pacientul se poate astepta la o anumita amorteala la locul inciziei, dar daca apar o umflatura, roseata si un miros urat, va fi contactat medicul. Daca placa sau suruburile cauzeaza disconfort sau iritatii ale pielii, medicul poate recomanda indepartarea acestora odata ce fractura este vindecata. De asemenea, este posibil ca medicul sa indice sedinte de kinetoterapie pentru ca pacientul sa-si fortifice muschii din jurul osului ranit. Acest lucru va ajuta la vindecare si la prevenirea ranirii ulterioare.