Name: bioelectric analyses of an osseointegrated intelligent implant design system for amputees
Uploaded: 2009-07-15T00:00:00
Duration: 14 min 31 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Bioelectric Analyses of an Osseointegrated Intelligent Implant Design System for Amputees at JoVE.com

وتستند هذه المادة على دعم البحوث (أو تدعمها جزئيا) مكتب تسويق التكنولوجيا ، وسولت لايك سيتي ، يوتا ، ومكتب للبحوث والانماء ، R إعادة التأهيل وخدمات التطوير ، DVA الرعاية الصحية SLC النظام ، سولت لايك سيتي ، يوتا ، وزارة الدفاع PRMRP غرانت (رقم PR054520) ، والرئيس ألبرت هوفمان ومارغريت وإدارة جراحة العظام في جامعة يوتا مدرسة الطب ، سولت لايك سيتي ، يوتا ، وقدم الدعم التقني لمحاكاة عن مركز الحوسبة الحيوية الطبية التكاملية من الحوسبة العلمية وقدم معهد التصوير وممكن في جزء من البرنامج من مركز NIH / NCRR للحوسبة الطبية الحيوية التكاملية ، P41 - RR12553 - 07. مدد إضافية لالامتنان شو Gwenevere للحصول على المساعدة في إعداد المخطوط ويليامز داستن لصورة بيوفيلم.

الجزء 1 : استخدام التصوير المقطعي (CT) بمسح للتعمير المبتورين <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمعت بأثر رجعي المقطعية من جامعة يوتا وزارة شؤون المحاربين القدامى من المستشفيات بعد الحصول على موافقة الاتحاد الدولي للرجبي وHIPAA. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد تم اختيار المقطعية لأنها تسمح تمييز واضح بين أنواع الأنسجة على أساس الامتصاص الأشعة السينية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم تفتيش يدويا سنت والتي شملتها الدراسة على أساس عدم وجود زراعة قطعة أثرية معدنية لمنع الصور. </li></ol> الجزء 2 : الجيل النموذجي مع Seg3D <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم تحميل الملفات كصور ديكوم وتحميلها في Seg3D (الإصدار 1.11.0 ، software.sci.utah.edu) في مجلد جديد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> واستخدم مرشح الوسط لتسهيل استيراد كميات قبل تحديد هياكل الأنسجة محددة هندسيا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد تم توليد حدود أنسجة العظام ، ونخاع العظام ، والأجهزة والأنسجة الدهنية التي thresholding الملفات CT تفاعلي (الشكل 1). <img src="/files/ftp_upload/1237/1237fig1.jpg" alt="الشكل 1" /> الشكل 1 : المقطع العرضي السهمي من الطرف المبتور المتبقية thresholded والمنفصلين إلى أنواع الأنسجة محددة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم الحصول على عضلات يدويا عن طريق وضع نقاط البذور داخل الأنسجة العضلية thresholded واستخدام الثقة مرتبطة تصفية للعثور على كافة الأنسجة المتصلة نقاط البذور. القضاء على هذه الخطوة الخاطئة الأنسجة التي قد تم تجميعها معا مع العضلات على أساس الامتصاص مماثلة من سنت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ولدت في الجلد ، والتي كان من المستحيل أن نجزم بشكل موثوق من الصور المقطعية ، عبر توسيع الأنسجة الأبعد 2 ملليمتر على أساس متوسط ​​سماكة الجلد لإنتاج طبقة متجانسة من سمك الذي كان يحيط نموذج كامل 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصحيح تم تفتيش يدويا الإنقسامات ، لضمان دقة ومجتمعة في التسلسل الهرمي في تسمية واحدة الخريطة المطلوبة لتحليل العناصر المحدودة (الشكل 1). <img src="/files/ftp_upload/1237/1237fig2.jpg" alt="الشكل 2" /> الشكل 2 : نموذج هرمي الممثل لمبتوري الأطراف الثنائية التي تم إنشاؤها باستخدام Seg3D. </li></ol> الجزء 3 : التحضير لتحليل العناصر المحدودة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم تصميم زرع 10 سم في Matlab لتكون بمثابة جهاز لتقويم العظام وزرع الكاثود عن التحفيز الكهربائي والمستوردة إلى SCIRun (الإصدار 4.0 ، software.sci.utah.edu). </li></ol> 4 منه : الكهربائي التنسيب والتصميم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد استخدمت SCIRun للتصميم الكهربائي نظرا لأنه يدعم التفاعلية التنسيب الكهربائي والمحاكاة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وأنشئت شبكة وحدات المنظمة مع وظائف محددة لإنشاء شبكة (الشكل 3). وكانت وحدات مهمة لتحديد شروط الحدود ، التوصيلات الأنسجة ، والتحسينات شبكة ، وتوليد مطلب المدرج الاحصائي ، وتسجيل البيانات الميدانية ، الخ (الجدول 1). <img src="/files/ftp_upload/1237/1237fig3.jpg" alt="الشكل 3" /> الشكل 3 : الممثل صورة شبكة من دراسة تجريبية باستخدام اثنين تكوين الفرقة الكهربائي الخارجي. <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> الجدول 1 </td><td></td></tr><tr><td colspan="2"> التوصيلات المخصصة لمناديل مقسمة </td></tr><tr><td> نوع الأنسجة </td><td> التوصيلات [ق / م] </td></tr><tr><td> عضو </td><td> 0.22 </td></tr><tr><td> جلد </td><td> 0.26 </td></tr><tr><td> دهني </td><td> 0.09 </td></tr><tr><td> عضلة </td><td> 0.25 </td></tr><tr><td> عظم قشري </td><td> 0.02 </td></tr><tr><td> نخاع العظم </td><td> 0.07 </td></tr></tbody></table></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تألف تكوينات لأقطاب من القطب التصحيح واحد ، أقطاب التصحيح اثنين ، واحد الفرقة مستمرة ومتواصلة شريطين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طبقت نطاقات الكهربائي الخارجي للأطرافهم المتبقية من النماذج المولدة من الأشعة المقطعية وكان المريض في سمك 1.6 سم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضعت باعتبارها القطب بقع الشريط الذي يغطي تقريبا نصف القطر من طرف المتبقية وكانت 3 سم في السمك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم تعيين زرع الداخلية القشرية التي تمثل زرع طعم مندمج إلى قطرها بطانة العظم للسماح لتناسب زرع الكمال ، وملء 2. </li></ol> الجزء 5 : تحليل العناصر المحدودة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد ولدت على افتراض أن المحاكاة ويمكن حساب المقاييس الكهربائية باستخدام منهج شبه ثابت مع عدم وجود الوقت التبعية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم حساب النموذج من خلال حل معادلة لابلاس لكل نوع من أنواع الأنسجة الناتجة عن الإنقسامات Seg3D. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وتم تشكيل لشروط الحدود من قبل أقطاب التيارات التي حقنه والتوجيهي الحالية التي لا تزال داخل الجسم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منذ وزرع أقطاب كهربائية لديها الموصلية أكبر بكثير من الأنسجة المحيطة بها ، وكانتssumed أن زرع (الكاثود) كان في احتمال دائم ، وبالمثل كانت على غرار الأقطاب السطح مع الفرق احتمال مستمر من زرع عن طريق الجلد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتقييم نجاعة التكوين الكهربائي والتحجيم ، وضعت نماذج محددة ، وكان يستخدم المريض القدرة الكهربائية في جميع أنحاء اجهة زرع لتحديد مواطن القوة الميدانية المترجمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم إنشاء نموذج باستخدام مسدس الأضلاع شبكة تتألف من نحو 1.8 مليون العناصر التي كانت تعامل على أنها متجانسة piecewise ، أومية والخواص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد تم اختيار النموذج الأمثل لهذه التجربة مع فارق نسبي &lt;5 ٪ في تدرجات الجهد مع شبكة أكدت دراسة حساسية لضمان دقة النموذج (الجدول 2). <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="305" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> الجدول 2 </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="3"> شبكة الحساسية الدراسي النموذجي لمبتوري الأطراف </td><td></td></tr><tr><td> عيون </td><td> عناصر </td><td> العقد </td><td> الفرق النسبي </td></tr><tr><td> 100 100 50 </td><td> 149089 </td><td> 161131 </td><td> 0.0995 </td></tr><tr><td> 125 125 75 </td><td> 350180 </td><td> 371472 </td><td> 0.0802 </td></tr><tr><td> 150 150 100 </td><td> 673032 </td><td> 706082 </td><td> 0.0545 </td></tr><tr><td> 175 175 125 </td><td> 1146778 </td><td> 1194044 </td><td> 0.0527 </td></tr><tr><td> 200 200 150 </td><td> 1796690 </td><td> 1860772 </td><td> 0.0439 </td></tr><tr><td> 250 250 200 </td><td> 3745038 </td><td> 3850202 </td><td> 0.0364 </td></tr><tr><td> 275 275 225 </td><td> 5097243 </td><td> 5226587 </td><td> 0.0301 </td></tr><tr><td> 300 300 250 </td><td> 6742588 </td><td> 6898729 </td><td> 0.0000 </td></tr></tbody></table></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كانوا يستخدمون تكرارية حلالا ، يحسب قياسات كهربائية في نماذج العناصر المحدودة للتكوينات الكهربائي. </li></ol>

<ol>
	<li>Tortora, G. J., Nielsen, M. T., Roesch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Human Anatomy. , (2009).</li><li>Bloebaum, R. D., Bachus, K. N., Momberger, N. G., Hofmann, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (1993).</li><li>Goldberg, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Military Medical/NBC Technology. 11 (8), 31 (2007).</li><li>Fischer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Report No. Order Code RS22452. , (2008).</li><li>Moore, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 238, 219 (1989).</li><li>Hagberg, K., Branemark, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Prosthet Orthot Int. 25 (3), 186 (2001).</li><li>Todd, T. W., Barber, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 16, 53 (1934).</li><li>Jaegers, S. M., Arendzen, J. H., de Jongh, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 76 (8), 736 (1995).</li><li>Potter, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Journal of American Academy of Orthopaedic Surgeons. 14 (10), 191 (2006).</li><li>Kulkarni, J., Adams, J., Thomas, E., Silman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Rehabil. 12 (4), 348 (1998).</li><li>Smith, D. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. (361), 29 (1999).</li><li>Pasquina, P. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 87 (3), 34 (2006).</li><li>Ysander, M., Branemark, R., Olmarker, K., Myers, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Journal of Rehabilitation Research &amp; Development. 38 (2), 183 (2001).</li><li>Couch, N. P., David, J. K., Tilney, N. L., Crane, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> American Journal of Surgery. 133 (4), 469 (1977).</li><li>Morgenroth, D. C., Shakir, A., Orendurff, M. S., Czerniecki, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Am J Phys Med Rehabil. 88 (2), 108 (2009).</li><li>Pendegrass, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Journal of Bone and Joint Surgery British. 90 (1), 114 (2008).</li><li>Lee, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Med Eng Phys. 30 (7), 825 (2008).</li><li>Brighton, C. T., Friedenberg, Z. B., Zemsky, L. M., Pollis, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 57 (3), 368 (1975).</li><li>Spadaro, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bioelectromagnetics. 18 (3), 193 (1997).</li><li>Brighton, C. T., Friedenberg, Z. B., Mitchell, E. I., Booth, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 124, 2 (1976).</li><li>Friedenberg, Z. B., Brighton, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 48 (5), 915 (1966).</li><li>Yonemori, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bone. 19 (2), 173 (1996).</li><li>Treharne, R. W., Brighton, C. T., Korostoff, E., Pollack, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. (145), 300 (1979).</li><li>Wiesmann, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biochimica et Biophysica Acta. 1538 (1), 28 (2001).</li><li>McLeod, K. J., Rubin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 74 (6), 920 (1992).</li><li>Rubinacci, A., Tessari, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Calcified Tissue International. 35 (6), 728 (1983).</li><li>Brighton, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J. Bone Joint Surg Am. 63 (5), 847 (1981).</li><li>Friedenberg, Z. B., Zemsky, L. M., Pollis, R. P., Brighton, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 56 (5), 1023 (1974).</li><li>Jorgensen, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 124, 124 (1977).</li><li>Ehrlich, G. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 437, 59 (2005).</li><li>Soong, H. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Investigative Ophthalmology &amp; Visual Science. 31 (11), 2278 (1990).</li><li>Li, W. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bone. 32 (8), 986 (2006).</li><li>Leitgeb, N., Cech, R., Schrottner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Radiat Prot Dosimetry. 124 (2), 124 (2007).</li><li>van der Borden, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomaterials. 28 (12), 2122 (2007).</li><li>van der Borden, A. J., van der Mei, H. C., Busscher, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biomaterials. 26 (33), (2005).</li><li>Costerton, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Annual Review of Microbiology. 41, 435 (1987).</li><li>Neut, D., van der Mei, H. C., Bulstra, S. K., Busscher, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Acta Orthop. 78 (3), 299 (2007).</li><li>Anwar, H., Dasgupta, M. K., Costerton, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 34 (11), 2043 (1990).</li><li>Costerton, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. (437), 7 (2005).</li><li>Nelson, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res. 437, 25 (2005).</li><li>Gunterberg, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> , (1998).</li><li>Lavine, L. S., Grodzinsky, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 69 (4), 626 (1987).</li><li>Chakkalakal, D. A., Johnson, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clin Orthop Relat Res). (161), 133 (1981).</li><li>Buckwalter, J. A., Glimcher, M. J., Cooper, R. R., Recker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 77 (2), 1276 (1995).</li><li>Lane, J. M., Vigorita, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> J Bone Joint Surg Am. 65 (2), 274 (1983).</li></ol>

تكنولوجيا الكشف عنها في هذه المادة ، وذلك باستخدام زرع العظام تحديدا باعتبارها القطب السالب وظيفية لزيادة التعلق الهيكل العظمي ، والحد من إعادة التأهيل ومنع الالتصاق الجرثومي هو فكرة الرواية التي اخترعها المؤلف الأول في تقديم المجلة. وقد تم تقديم نموذج الإفصاح الاختراع في جامعة ولاية يوتا ، وقدمت الولايات المتحدة على براءة اختراع مؤقتة حماية جميع تكنولوجيا الكشف عنها.

فهم بارادايم التحفيز الكهربائي تحسينات في مجال الرعاية الطبية واستراتيجيات إجلاء في ميدان القتال قد يؤدي إلى زيادة عدد الإصابات المحاربين على قيد الحياة متعلق الحرب الكارثية. في حين أن معدل البقاء على قيد الحياة هو تحسين التقدم الطبي ، والنساء من الجنود العائدين من القتال مع البتر التي تتطلب المتابعة المكثفة الرعاية والتأهيل واسعة ومكلفة للخدمات الأطراف الاصطناعية من خلال نظام شؤون المحاربين القدامى الرعاية الصحية 3. الكونغرس التقارير أن أكثر من 1000 من التفاصيل المتعلقة بالحرب بتر حدثت نتيجة لعملية الحرية الدائمة (عملية الحرية الدائمة) وعملية حرية العراق (OIF) 4 الصراعات. في حالة عملية الحرية الدائمة والمنظمة الدولية للفرانكوفونية قدامى المحاربين ، فقدت حوالي 15 ٪ من المحاربين العائدين أطراف متعددة ، وعددا كبيرا من الجنود العائدين والنساء الأطراف المتبقية قصيرة حيث التكنولوجيا مأخذ ليس خيارا أو تم رفضه من قبل المريض. وذكرت وقف استخدام الطرف العلوي من بدلة يتجاوز حتى 50 ٪ بسبب الأجهزة التثبيت مرهقة وصعبة لاستخدام مريح 5. الأطراف الاصطناعية السفلى هي اشكالية على قدم المساواة والمشاكل المشتركة المرتبطة مآخذ الأنسجة اللينة وتشمل عدم القدرة على المشي على terrain6 تحديا ، ومحدودية طول العضو المتبقي 7 ، 5 انزعاج المريض ، والقلق مع المنظمات غير الفسيولوجية التحميل 8 ، تهيج من التحجر منتبذ (9) وخطر الأمراض المنهكة 10. ومع ذلك ، والتكنولوجيا osseointegration هو أسلوب الرواية الجراحية التي يمكن أن تقلل من الألم 11 ، 12 تهيج الجلد ، وتعزيز osseoperception 13 ، 6 تحسين القدرة على الحركة وانخفاض الضغط القروح المرتبطة مآخذ 6 ، وخفض الطاقة من أجل التمشي 7،14 وتقديم خدمة أفضل لقدامى المحاربين ومع محدودة 15 المتبقية طول أطرافه. على الرغم من العديد من المزايا المادية والنفسية للosseointegration ، والإجراءات المرتبطة الجراحية المتقدمة تتطلب المزيد من العلاج الوقاية من الإصابة streategies 16 ، تتطلب برامج التأهيل طويلة وتتضمن تقييدا ​​البروتوكولات تحمل الوزن التي قد تستغرق ما يصل الى 1.5 سنة 17 بعد العملية الجراحية. لأن بقاء العظام المضيفة وطول العضو المتبقي من المهم لمرفق العضلات وظيفة ، وتطوير أجهزة جديدة لتحسين osseointegration هو المفتاح لإعادة الجنود والنساء. لذلك ، قد وضع نظام زرع طعم مندمج ذكي (OIID) تصميم والذي يستخدم التحفيز الكهربائي للرقابة خفض مدة التأهيل وزيادة التعلق الهيكل العظمي للالمخضرم ومبتوري الأطراف المحارب. ومع ذلك ، لأن الجهاز الحالي لا يتوفر تجاريا وجهت للاستخدام مع زرع طعم مندمج عن طريق الجلد ، والدافع لهذا البرنامج هو لتأكيد سلامة وفعالية مع تحليل العناصر المحدودة. فهم دور التحفيز الكهربائي في إعادة تشكيل العظام ، وتحديدا ترسب osteoids وتمعدن ، ظلت المضاربة. ومع ذلك ، قد لاحظ النشاط الكهربائي في العظام يكون نتيجة لتحميل 18،19 الميكانيكية وبالتالي حافزا الكهربائية قد تكون آلية فعالة لإحداث إصلاح العظام 19. وشرح المنطق وراء فرضية وجود كسر في نموذج الشفاء. عندما يتم تحميل العظام الطويلة ، في الجانب التوتر يصبح كهربي كهربية وضغط 20،21 الجانب ، ولكن ، بمجرد كسر العظم ، موقع ستبقى كهربية مع احترام للبيئة المحيطة حتى الشفاء وبدأ التوازن استأنفت 21. محاكاة سلسلة الشفاء الطبيعية مع إشارة كهربائية قد يعتقد للمساعدة في ترسب الكالسيوم 22 ، تغييرات طفيفة في محتوى الأكسجين ودرجة الحموضة 23 ، توظيف عوامل النمو 22 وتساعد في بناء العظم والهجرة إفراز المصفوفة خارج الخلية إضافية 24. وقد تم افتراض أن التحفيز الكهربائي يمكن أن يحكم وحده الكامل إصلاح العظام وإعادة تعريف الفرضية الحالية والجديدة تقترح أن يتم تشكيل النقابات الكامل من جانب الأحمال الميكانيكية والتحفيز الكهربائي المشترك التحفيز 19. وترتبط هذه النبضات الكهربائية التي لوحظت في الجسم الحي مع تشوه كهرضغطية الكولاجين أو الحركية الكبيرة والكهربائية التي تنتجها التيارات المتدفقة أجزاء المكونة الأيونية الماضية المعدنية للعظام مصفوفة 25. في الواقع ، تم الإبلاغ عن إمكانات عفوية في العظم كما كبيرة 6 بالميليفولت ويرتبط مع زيادة في معدل بدل المعدنية للعظم 26. العمل في وقت مبكر عن طريق استخدام برايتون وFriedenberg 18،21،27،28 مفهوم التحفيز الكهربائي لتجديد العظام في 1960s و 1970s و دemonstrated التي يمكن استخدامها لاصلاح التيار المباشر غير النقابات في فترة أقصر من الوقت عند مقارنة بطرق العلاج التقليدية. حققت نماذج إضافية تكوين العظام مع تحمل الوزن التقييدية وأظهرت زيادة 31 في المئة في النشاط المكونة للعظم بين الضوابط وأطرافه حفزت كهربائيا 25. في حين أن الباحثين في مجال التحفيز الكهربائي قد مهدت الطريق لفهم آلية لترسب مصفوفة بناء العظم مع التحفيز الكهربائي ، وعدم كفاية فهم محدود للتوسع في هذه التكنولوجيا. في حين أن هناك العديد من الحالات الناجحة في الشفاء من النقابات عدم التئام الكسور ونماذج وأمثلة من الانزعاج المريض والمحاولات الفاشلة تزخر في الأدب وكذلك 29. المشكلة مع التحفيز الكهربائي يحدث من العلماء والأطباء السيطرة على مقاييس خاطئة الكهربائية والتركيز فقط على المقادير الحالي. وقد درس الباحثون السابقة إلى الحالية بأنها &quot;حل سحري&quot; لإصلاح 500000 تقريبية غير النقابات التي تحدث سنويا 30. ومع ذلك ، فقد كان محدودا التكرار بين نماذج من مضاعفات التدفئة الجول (31) وعدم تحديد الكثافة الحالية 32. في الواقع ، يجب أن يكون محدودا كافة الأجهزة الطبية الحيوية المصنعة لكثافة التيار أقل من 2 مللي أمبير / سم 2 على النحو المبين من قبل اللجنة الكهروتقنية الدولية لمنع المترجمة نخر الأنسجة والانزعاج المريض 33. جانبا من المساعدة في تثبيت الهيكل العظمي ، قد التحفيز الكهربائي للرقابة أيضا منع التصاق البكتيريا على زرع العظام وتقليل خطر لالتهاب العظم والنقي وبيوفيلم تشكيل 34-37. تشكيل بيوفيلم على أجهزة تقويم العظام يؤدي إلى مضاعفات المريض والضائقة كبيرة بالنسبة لأولئك الذين يعتمدون على هذه الأجهزة 38. ويجري التركيز على ضرورة أن يكون معقم تماما الأجهزة ويزرع قبل الجراحة 39 ، ومع ذلك فإنه غالبا ما يكون من الصعب تشخيص التصاق البكتيريا كما يتضح من العديد من الحالات السلبية التي كانت في الواقع مثقف وأصاب 40. وتقترن هذه المشكلة في كثير من الأحيان مع حقيقة أن الأغشية الحيوية هي بطيئة النمو في الطبيعة 40 ، لا يمكن أن يكون النمو في المختبر بدقة 39 ، تعتمد على نوع من خلايا البكتيريا ، ونظافة المياه السطحية والجهاز المناعي للشخص المصاب 39. التحقيق في transfemoral مبتوري الأطراف الأوروبية مع التكنولوجيا oseeointegration تكشف المشكلة الأكثر شيوعا هي الإصابة (العدوى المتكررة سطحية ، 1 / 3 إصابات periprosthetic) 41. بينما كانت هناك تحسينات واسعة في إعداد الجراحية ، والقضاء على البكتيريا هو واحد من العوامل الأساسية لتحسين osseointegration منذ الأغشية الحيوية ما بين 500-5000 ألف مرة أكثر صعوبة بسبب استئصال شكل غير أفلاطوني 34،35،39 بهم. لذا ، وذلك باستخدام التحفيز الكهربائي كوسيلة لإزالة المستعمرات البكتيرية الضارة وزيادة تثبيت الهيكل العظمي هي عوامل هامة لضمان حماية صحة المريض وفعالية OIID. مزايا استخدام المحارب المخضرم ومبتوري الأطراف هي أن الشباب والصحة الجيدة نسبيا إلا لهؤلاء الأفراد ما يجعله مثاليا لإعادة تأهيل السكان العدوانية وآخر عن طريق الجلد سيكون بمثابة المساعدات الإسعافية ويمكن وضعها باعتبارها القطب السالب يتعرض لالتحفيز الكهربائي. وجود زرع طعم مندمج لا تتطلب عمليات جراحية إضافية لإدراج المكونات الكهربائية ، ويسمح للرقابة الجهاز من الخارج ويمنع مزيد من خطر العدوى 42. لذلك ، قد من خلال فهم طريقة الحقن الحالية في أطرافهم المتبقية من مبتوري الأطراف المخضرم والمحارب ، وهو الحقل الكهربائي عن حجم 10-10 V / سم تنشأ ، التي تسيطر عليها وقياسها على واجهة الزرع. وافترض أن هذا سوف يسمح مستويات آمنة من الكهرباء ليتم تسليمها ، وقادرة على حفز الهجرة بناء العظم ، وتحسين مرفق الهيكل العظمي. سوف حقل كهربائي من هذه الدرجة زيادة كمية ونوعية العظم في واجهة الزرع ، وتحسين فرص التأهيل السريع وتثبيت الهيكل العظمي لمبتوري الأطراف. استخدام التحفيز الكهربائي لم يتم التحقيق كطريقة لتسريع osseointegration في زرع الأطراف الاصطناعية داخل النقي ، ويقدم العديد من الفرص للبحوث متعدية لتحسين رعاية المرضى. النتائج التجريبية وأيد ضرورة لنماذج محددة المريض مع جهاز التحفيز الكهربائي عن طريق الجلد في الدراسة. قد وضعت لمحاكاة الجهاز الطبي الحيوي المقترحة للحصول على قدرات التعجيل مرفق الهيكل العظمي من جراء الهجرة المتزايدة بناء العظم ومنع التصاق البكتيريا 27،34،36،39. شركاتوقد أظهرت نماذج utation بفعالية التي قد تكون ولدت 10/01 / V المجالات الكهربائية الطول والكثافة الحالية أقل من 2 مللي أمبير / سم 2 باستخدام عملية الزرع باعتبارها القطب السالب وظيفية وزعت معظم متجانس باستخدام القطب النطاق اثنان الخارجية. النظام قد OIID تكون الخطوة الأولى في حل المشكلة الكلاسيكية المرتبطة التحفيز الكهربائي ، وعدم القدرة على تحديد المسارات الحالية في جسم الإنسان 43. لذلك ، قد تحديد الأدوات اللازمة لتعزيز الهيكل العظمي مرفق مساعدة في الحد من طول التأهيل اللازمة لإجراء طعم مندمج. استخدام التحفيز الكهربائي لكبار السن مبتوري الأطراف هو أيضا جانبا بالغ الأهمية الذي يجب أن تستكشف كذلك. كتلة العظام والحد الأقصى من عقد من الزمان بعد توقف نمو العظام ولكن بشكل ملحوظ بحلول العقد الثامن والتاسع 44. كما العظام الطويلة تغير مع تقدم العمر ، وقطرها بطانة العظم يميل إلى الزيادة بسرعة أكبر من القطر سمحاقي مما قد يؤدي إلى تخفيف زرع 45. قد هذه المشكلة إلى جانب الحد من الضغط على العظام التي تساهم في ضعف العضلات الأمراض المنهكة ، مثل هشاشة العظام وهشاشة (45) وتتطلب خيارات العلاج إضافية لمرضى زرع طعم مندمج. ومع ذلك ، قد التحفيز الكهربائي للرقابة والتحميل الميكانيكية كمحفز المتآزر لongrowth العظام والحفاظ على سلامة العظام المضيف السرير مع المرضى المسنين باستخدام نظام OIID.

bioelectric analyses of an osseointegrated intelligent implant design system for amputees

ومن المتوقع أن العدد المتوقع للمبتورين الأمريكية أن ترتفع إلى 3.6 مليون بحلول عام 2050. العديد من هؤلاء الافراد يعتمدون على أطراف اصطناعية لتنفيذ الأنشطة الروتينية ، ولكن تعليق الاصطناعية التقليدية باستخدام التكنولوجيا مأخذ يمكن أن يكون مرهق وغير مريحة لشخص مع فقدان أطرافهم. وعلاوة على ذلك ، بالنسبة لأولئك مع بتر القريبة عالية ، قد يقتصر طول العضو المتبقي منع مرفق exoprosthesis جميعا. طعم مندمج تكنولوجيا الزرع هو إجراء منطوق الرواية التي تسمح مرفق شركة الهيكل العظمي بين العظام وزرع المضيف. وقد أظهرت النتائج الأولية في مبتوري الأطراف الأوروبية مع زرع طعم مندمج تحسن النتائج السريرية عن طريق السماح للنقل المباشر للتحميل واجهة زرع العظام. على الرغم من المزايا الظاهرة لosseointegration عبر التكنولوجيا مأخذ ، وإجراءات إعادة التأهيل الحالية تتطلب فترات طويلة من قبل الحاملة التقييدية التي قد يتم تخفيض مرفق مع الهيكل العظمي المعجل عبر التحفيز الكهربائي. الهدف من النظام (OIID) وزرع طعم مندمج التصميم الذكي هو جعل الجزء زرع نظام الكهربائي للتعجيل مرفق الهيكل العظمي وتساعد على منع العدوى periprosthetic. لتحديد الحجم الأمثل الكهربائي والتنسيب ، وشرعنا في إثبات المفهوم مع النمذجة الحاسوبية من الحقول الكهربائية والكثافة الحالية التي تنشأ من خلال التحفيز الكهربائي للبتر أطرافهم المتبقية. وبغية توفير ضمان سلامة المرضى ، وتحديد الموضوعات مع استعادية بفحص التصوير المقطعي وأنشئت ثلاث عمليات إعادة البناء الأبعاد باستخدام البرامج المخصصة لضمان الدقة التشريحية (Seg3D وSCIRun) في الاتحاد الدولي للرجبي وافق HIPAA الدراسة. دعمت هذه حزم البرمجيات تطوير نماذج محددة المريض وسمح للتلاعب التفاعلية للموقف القطب والحجم. النتائج الأولية تشير إلى أنه يمكن أن تتولد المجالات الكهربائية والكثافة الحالية في واجهة زرع متجانسة لتحقيق توزيع الحقل الكهربائي اللازمة للحث على الهجرة بناء العظم ، وتحسين الهيكل العظمي والتثبيت قد تساعد في منع حدوث إصابات periprosthetic. استنادا إلى تكوينات القطب جربت في النموذج ، سيتم تكوين دافع خارجي الفرقة اثنين في المستقبل.

Watch this Scientific Journal Video about Bioelectric Analyses of an Osseointegrated Intelligent Implant Design System for Amputees at JoVE.com

Bioelectric Analyses of an Osseointegrated Intelligent Implant Design System for Amputees

هناك حاجة لتطوير مرفق بدلة بديلة بسبب فقدان أطرافهم نسبت الى انسداد الأوعية الدموية وأمراض الصدمة. الهدف من العمل هو لغرض زرع طعم مندمج تصميم نظام ذكي لتثبيت الهيكل العظمي وزيادة خفض معدلات العدوى للمرضى الذين يحتاجون periprosthetic التكنولوجيا طعم مندمج.

Bioelectric تحليلات لزرع طعم مندمج الذكي تصميم نظام لالبتر

The projected number of American amputees is expected to rise to 3.6 million by 2050.  Many of these individuals depend on artificial limbs to perform ...

Research

JoVE Journal

Biology

Homemade Site Directed Mutagenesis of Whole Plasmids

الموقع محلية الصنع تطفير موجه من البلازميدات الجامعة

Site directed mutagenesis of whole plasmids is a simple way to create slightly different variations of an original plasmid. With this method the cloned ...

An ex-ovo Chicken Embryo Culture System Suitable for Imaging and Microsurgery Applications

An ex-ovo Chicken Embryo Culture System Suitable for Imaging and Microsurgery Applications

و السابقين البيضة الثقافة الأجنة النظام الدجاج مناسبة للتطبيقات التصوير والجراحة المجهرية

Understanding the relationships between genetic and microenvironmental factors that drive normal and malformed embryonic development is fundamental for ...

Isolation of Translating Ribosomes Containing Peptidyl-tRNAs for Functional and Structural Analyses

عزلة ريبوسوم ترجمة المتضمن ببتيديل - tRNAs للتحليلات الوظيفية والهيكلية

Recently, structural and biochemical studies have detailed many of the molecular events that occur in the ribosome during inhibition of protein synthesis ...

Evisceration of Mouse Vitreous and Retina for Proteomic Analyses

نزع الأحشاء من الشبكية والسائل الزجاجي ماوس للتحليلات البروتين

While the mouse retina has emerged as an important genetic model for inherited retinal disease, the mouse vitreous remains to be explored. The vitreous is ...

Trajectory Data Analyses for Pedestrian Space-time Activity Study

مسار مشي لبيانات التحاليل دراسة النشاط الفضائي في الوقت

It is well recognized that human movement in the  spatial and temporal dimensions has direct influence on disease transmission1-3.  An infectious disease ...

Nanogold Labeling of the Yeast Endosomal System for Ultrastructural Analyses

Nanogold وصفها نظام Endosomal خميرة التحليلات التركيبية

Endosomes are one of the major membrane sorting checkpoints in eukaryotic cells and they regulate recycling or destruction of proteins mostly from the ...

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

An Experimental and Bioinformatics Protocol for RNA-seq Analyses of Photoperiodic Diapause in the Asian Tiger Mosquito, Aedes albopictus

والتجريبية وبروتوكول المعلوماتية الحيوية لتحليل-RNA وما يليها من دور التعرض للضوء الكمون في النمر الآسيوي البعوض،<em&gt; بحمى الضنك</em

Photoperiodic diapause is an important adaptation that allows individuals to escape harsh seasonal environments via a series of physiological changes, ...

Improved Swiss-rolling Technique for Intestinal Tissue Preparation for Immunohistochemical and Immunofluorescent Analyses

تحسين تقنيات السويسري المتداول لإعداد المعوية الأنسجة لالمناعى وتحليلات مناعي

Understanding the role of factors that regulate intestinal epithelial homeostasis and response to injury and regeneration is important. The current ...

Laboratory Protocol for Genetic Gut Content Analyses of Aquatic Macroinvertebrates Using Group-specific rDNA Primers

بروتوكول مختبر لتحليل محتوى الأمعاء الوراثية ماكروينفيرتيبراتيس المائية استخدام مجموعة محددة المتاشب كبسولة تفجير

Analyzing food webs is essential for a better understanding of ecosystems. For example, food web interactions can undergo severe changes caused by the ...

Establishment of an Extracellular Acidic pH Culture System

إنشاء درجة الحموضة خارج الخلية الحمضية منظومة الثقافة

Conditions of the tumor microenvironment, such as hypoxia or nutrient starvation, play critical roles in cancer progression and malignancy. However, the ...