Η ομάδα επέδειξε με επιτυχία αυτή τη νέα τεχνική με βάση το kirigami σε μια εικονική επέμβαση κατά την οποία το φύλλο ADM ράφτηκε στη θωρακική πλάκα ενός χειρουργικού ομοιώματος και το εμφύτευμα σιλικόνης διοχετεύτηκε μεταξύ του θώρακα και του φύλλου.
Καρκίνος του μαστού: Για πολλές ασθενείς με καρκίνο του μαστού, ο δρόμος προς την ανάρρωση μπορεί να παρουσιάζει κρυφές επιπλοκές που σχετίζονται με την αποκατάσταση του μαστού μετά από μαστεκτομή. Η τοποθέτηση ξένων υλικών, όπως τα εμφυτεύματα σιλικόνης, μπορεί να οδηγήσει σε κακή τοποθέτηση του εμφυτεύματος, μια κατάσταση που επηρεάζει σημαντικό αριθμό ασθενών ακόμη και χρόνια μετά την επέμβαση. Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια χρησιμοποίησαν τις αρχές μιας τεχνικής χαρτοκοπής, γνωστής ως kirigami, για να καλύψουν με ασφάλεια και μεγαλύτερη ασφάλεια τα εμφυτεύματα, ενώ παράλληλα χρησιμοποιούν λιγότερο υλικό.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό ‘Προηγμένα υλικά’ (Advanced Materials) με επικεφαλής τον Shu Yang στη Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών, περιγράφει πώς η αξιοποίηση των πρακτικών σχεδιασμού kirigami και η υπολογιστική μοντελοποίηση προσφέρει αυξημένη ευελιξία και επεκτασιμότητα για να παρέχει στους χειρουργούς ένα ευκολότερο στη χρήση ελαστικό υλικό που μπορεί να τυλίγεται καλύτερα γύρω από τα εμφυτεύματα, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο κακής τοποθέτησης. “Πήραμε τα υλικά που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος στα χειρουργεία για την αποκατάσταση του μαστού και αντιμετωπίσαμε δύο από τις σημαντικότερες παγίδες τους χρησιμοποιώντας σχέδια kirigami”, λέει ο Yang, κύριος συγγραφέας της δημοσίευσης. “Η τεχνική μας επιτρέπει στον ανακατασκευασμένο μαστό να πάρει με μεγαλύτερη ασφάλεια ένα πιο φυσικό σχήμα και μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος που σχετίζεται με αυτές τις επεμβάσεις”. Μετά από μια σειρά συζητήσεων με τον Suhail Kanchwala, πλαστικό χειρουργό και καθηγητή χειρουργικής στην Ιατρική Σχολή Perelman, οι ερευνητές άρχισαν να εξετάζουν νέες δυνατότητες για το σημερινό υλικό περιτύλιξης των εμφυτευμάτων μαστού, που ονομάζεται κυτταρικός δερματικός ιστός (ADM).
Πρόκειται για ένα είδος χειρουργικού πλέγματος που συνήθως προέρχεται από ανθρώπινο ή ζωικό δέρμα. Τα κύτταρα αφαιρούνται, αλλά τα δίκτυα υποστήριξης – δομικές πρωτεΐνες, όπως το κολλαγόνο, μαζί με άλλα συστατικά της εξωκυτταρικής μήτρας – παραμένουν στη θέση τους για να διευκολύνουν την αποκατάσταση της τοπικής παροχής αίματος και την αναγέννηση των δερματικών κυττάρων. Λόγω της απουσίας κυττάρων και της αφθονίας στοιχείων που μοιάζουν με ικριώματα, τα ADMs έχουν κερδίσει δημοτικότητα για την ικανότητά τους να ελαχιστοποιούν την αντίδραση του ανοσοποιητικού συστήματος σε ξένα αντικείμενα και να προσφέρουν καλύτερη υποστήριξη στα εμφυτεύματα. Οι ερευνητές υποψιάστηκαν ότι τα φύλλα ADM θα μπορούσαν να τροποποιηθούν με μοναδικό τρόπο για να αντιμετωπίσουν μια ανησυχία με τα σύγχρονα εμφυτεύματα στήθους.
“Ένα ζήτημα στην αποκατάσταση του μαστού είναι ότι τα κατασκευασμένα εμφυτεύματα είναι στρογγυλά, γεγονός που δεν μιμείται αποτελεσματικά το πιο δακρυγόνο σχήμα των φυσικών μαστών”, λέει ο Kanchwala. “Έτσι, το πρόγραμμά μας ήθελε να βρει έναν τρόπο να τοποθετήσει στρογγυλά εμφυτεύματα κάτω από τα φύλλα ADM με τρόπο που να επιτρέπει στον ανακατασκευασμένο μαστό να πάρει ένα πιο φυσικό σχήμα που μοιάζει με δάκρυ”. Επιπλέον, τα φύλλα ADM στις τρέχουσες διαμορφώσεις τους δεν μπορούν να τυλίγονται συμμορφούμενα γύρω από τα εμφυτεύματα, καθώς δεν διατηρούν τις καμπύλες και τις γωνίες χωρίς να σχηματίζουν ρυτίδες ή κενά. Αυτά μπορούν να κάνουν το εμφύτευμα επιρρεπές στην περιστροφή από τη θέση του και να οδηγήσουν σε ατυχίες εσφαλμένης τοποθέτησης. Η απάντηση των κατασκευαστών σε αυτούς τους περιορισμούς περιελάμβανε την εισαγωγή κυκλικών σχεδίων οπών στα φύλλα ADM ή την κοπή ορισμένων περιοχών που ακολουθούνταν από ραφή για να καλυφθεί αποτελεσματικά μεγαλύτερη επιφάνεια.
Ο Yang και ο συν-συγγραφέας Randall Kamien, καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας της Σχολής Τεχνών και Επιστημών, είχαν δείξει προηγουμένως ότι οι καλά τοποθετημένες τομές μπορούν να μετατρέψουν άκαμπτα δισδιάστατα επίπεδα φύλλα σε εξαιρετικά επεκτάσιμες και εύπλαστες τρισδιάστατες γεωμετρίες που μπορούν να μιμηθούν τα περιγράμματα πολύπλοκων δομών όπως ανθρώπινα πρόσωπα ή οροσειρές. Η βασική αρχή αυτής της στρατηγικής που βασίζεται στο kirigami είναι ότι η εισαγωγή αυτών των μικρών κοπών διαιρεί το υλικό σε περιστρεφόμενες μονάδες υψηλής πυκνότητας με την ελευθερία να πάρει τη μορφή μιας πολυεπίπεδης δομής. Αλλά σε αυτό το τελευταίο έργο η ομάδα έπρεπε να δημιουργήσει έναν τρόπο να μιμηθεί τα στήθη, δομές που στερούνται της μορφής που παρέχουν το μυϊκό σύστημα και τα οστά. “Κανονικά, όταν κάνετε ένα μόσχευμα δέρματος, υπάρχει ένας μυς ή ένα οστό που καθοδηγεί τη διαμόρφωση του ιστού”, λέει ο Kamien. “Έτσι, η αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης και η εύρεση ενός νέου και βελτιωμένου τρόπου αναδημιουργίας ιστού από το υλικό ικρίωμα ήταν ιδιαίτερα συναρπαστική”.
Η αλγοριθμική διαδικασία σχεδιασμού του περιγράμματος που παρείχε τοπογραφικές πληροφορίες του μαστού.
Αυτό έγινε με τη χαρτογράφηση της τοπογραφίας του μοσχεύματος, παρόμοια με τον τρόπο που οι χαρτογράφοι χαρτογραφούν τις κορυφές και τις κοιλάδες ενός ορεινού εδάφους σε μια δισδιάστατη σελίδα. Οι ερευνητές ξεκίνησαν με ένα τρισδιάστατο μοντέλο μαστού που δημιουργήθηκε σε υπολογιστή και στη συνέχεια τοποθέτησαν ισαπέχουσες οριζόντιες τομές που σχημάτιζαν κάθετα στρώματα ή επίπεδα, τα οποία χρησιμοποίησαν για να καθοδηγήσουν τις γραμμές περιγράμματος. Στη συνέχεια, η ομάδα ανέλυσε τα περιγράμματα και δημιούργησε αλγόριθμους για να προσδιορίσει τις βέλτιστες θέσεις και γωνίες τομής για τον κοπτήρα λέιζερ που θα χάραζε το φύλλο ADM. Αυτές οι χαρακτηριστικές τομές είναι που επιτρέπουν στο φύλλο να επεκταθεί και να τεντωθεί με ασφάλεια πάνω από ένα εμφύτευμα. Η ομάδα επέδειξε με επιτυχία αυτή τη νέα τεχνική με βάση το kirigami σε μια εικονική επέμβαση κατά την οποία το φύλλο ADM ράφτηκε στη θωρακική πλάκα ενός χειρουργικού ομοιώματος και το εμφύτευμα σιλικόνης διοχετεύτηκε μεταξύ του θώρακα και του φύλλου. Με ικανοποίηση επιβεβαίωσαν ότι η μέθοδός τους χρησιμοποιεί, κατά μέσο όρο, 20-40% λιγότερο υλικό, ενώ παράλληλα προσφέρει μεγαλύτερο βαθμό προσαρμοστικότητας όσον αφορά το σχήμα του ανακατασκευασμένου μαστού. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι, με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα φύλλα ADM που έχουν κοπεί με kirigami έχουν τη δυνατότητα να γίνουν ειδικά για κάθε ασθενή. “Εάν η ασθενής έχει καρκίνο του μαστού στην αριστερή πλευρά και αριστερή μαστεκτομή, θα μπορούσατε να σαρώσετε τον δεξιό μαστό και να καταλήξετε σε ένα σχέδιο kirigami που θα μιμείται με μεγάλη ακρίβεια τον φυσικό μαστό της ασθενούς”, λέει ο Kanchwala “Δεν είμαστε ακόμη εκεί, αλλά οι δυνατότητες είναι συναρπαστικές”.
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον ΚόσμοΑκολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube
