物理科技生物学-PHYICA

研究人员开发了超薄的“骨骼电脑”

医学研究 2022-06-17 21:51:39

直接附着在骨骼上的骨表面电子设备有朝一日可以帮助医生监测骨骼健康

这个展示应用于亚利桑那大学古特鲁夫实验室的合成骨

信用:古特夫实验室 亚利桑那大学的一组研究人员开发了一种超薄无线设备,可以长到骨骼表面,有朝一日可以帮助医生长期监测骨骼健康和愈合情况

周四发表在《自然通讯》上的一篇论文描述了这种被称为骨表面电子学的设备

“作为一名外科医生,我最兴奋的是有朝一日使用骨表面电子设备收集的测量数据为我的患者提供个性化的骨科护理——目标是加速创伤后的康复和最大限度地发挥功能,”该研究的合著者、资深作者Dr

大卫·马戈利斯是图森市UArizona医学院整形外科助理教授,也是图森市班纳大学医学中心的整形外科医生

与骨质疏松症等疾病相关的脆性骨折比心脏病、乳腺癌或前列腺癌在医院呆的时间更长

生物医学工程助理教授兼克雷格·M·古特鲁夫是这项研究的资深作者之一,他说,虽然这种无线骨装置还没有经过测试或批准用于人体,但有一天它不仅可以用来监测健康状况,还可以用来改善健康状况

工程学院伯奇学院研究员

“能够监测肌肉骨骼系统的健康是非常重要的,”古特鲁夫说,他也是该大学BIO5研究所的成员

“有了这个界面,你基本上就有了一台电脑

这一技术平台使我们能够为科学家创建调查工具,以发现肌肉骨骼系统如何工作,并利用收集的信息促进康复和治疗

" 古特鲁夫解释说,因为肌肉离骨骼如此之近,运动如此频繁,所以该装置必须足够薄,以避免刺激周围组织或移位

生物医学工程专业的博士生、该研究的第一作者之一艾历克斯·伯顿说:“这种装置的结构很薄,大约有一张纸那么厚,这意味着它可以符合骨骼的曲率,形成一个紧密的界面。”

“他们也不需要电池

这可以通过一种称为近场通信(NFC)的能量投射和通信方法来实现,NFC也用于智能手机的非接触式支付

" 这个装置像一张纸一样薄,大约有一便士那么大

信用:古特夫实验室 陶瓷粘合剂长到骨头上 骨骼的外层像皮肤的外层一样脱落和更新

所以,如果用传统的粘合剂把东西粘在骨头上,几个月后就会脱落

为了应对这一挑战,该研究的合著者、BIO5研究所成员约翰·西维克(John Szivek)开发了一种粘合剂,其中含有类似于骨细胞的原子结构的钙颗粒,用于将骨表面电子器件固定到骨骼上

“骨头基本上认为设备是它的一部分,并生长到传感器本身,”古特鲁夫说

“这使它能与骨骼形成永久的结合,并能长时间测量

" 例如,医生可以将该设备连接到骨折的骨头上,以监控愈合过程

这对于患有骨质疏松症等疾病的患者尤其有帮助,因为他们经常遭受再骨折

了解骨骼愈合的速度和程度也可以为临床治疗决策提供信息,例如何时移除临时硬件,如板、棒或螺钉

一些患者被开了旨在加速骨愈合或改善骨密度的药物,但这些处方可能会有副作用

密切的骨监测将使医生对药物剂量水平做出更明智的决定

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