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骨折を治すのは見た目より難しい

By Tara Haelle

2022年8月26日 - 骨折を治すには、ギブスをつけて時間が経てば治るという単純なプロセスばかりではありません。私たちの骨を構成する多くの材料は、異なる密度を持ち、いくつかの方法で相互作用し、骨折が正しく治癒するかどうかに影響します。

正しく治らない骨折は非結合と呼ばれ、足の骨のような長い骨では、障害が残ることもあります。非結合は、足の骨など長い骨の場合、障害を引き起こす可能性があります。しかし、骨の画像処理技術の研究により、この状況が変わりつつあり、医師が問題を早期に発見できるよう、その一端を垣間見ることができるようになりつつある。

ペンシルベニア州ベスレヘムにあるリーハイ大学の機械工学研究者は、骨画像と仮想機械試験を用いて、治癒過程のより正確なモデルを開発しています。

バーチャルモデルは、骨が健康な治癒プロセスから外れたときに医師が認識するのに役立ち、より早く介入することができます。重要なのは、骨折が実際に修復される治癒領域での物理的プロセスをよりよく理解することです。

ギプスの内側

治癒のプロセスは、身体が骨折を認識し、免疫細胞を送り出し、炎症を起こすことから始まります。腫れは、怪我をした部分を使わないようにという体の警告信号です。

また、傷の周りには血球が集まり、この血球の塊である血腫が骨折の隙間を埋めていきます。その後1週間ほどで、カルスと呼ばれる柔らかい骨が徐々に血栓に取って代わり、まだ骨を使えるほど強くはないものの、骨を支えてくれるようになります。数週間後、カルスは固まり、硬い骨が硬いカルスに取って代わるようになります。

しかし、硬いカルスと硬い骨は見た目がよく似ているため、X線でこの後期の状態を確認することは困難です。技術者たちは、骨とカルスが持つ質量や密度といった力学的特性を理解し、硬い骨がカルスに完全に置き換わる時期をより正確に予測できるよう研究を進めている。あまりに早く予測しすぎると、完全に治癒する前にその骨を普通に使ってしまった場合、治癒の妨げになる可能性がある。

これまでのコンピューターモデルでは、硬いカルスと硬い骨を正確に見分けることができなかった。カルス自体が、物理的特性の異なるさまざまな種類の組織から構成されていることが主な理由である。

しかし、今回の研究では、骨をひねったときにかかる応力を測定した。研究チームは、この試験結果とそれに対応するCT画像をコンピューターに取り込み、治癒の過程をモデル化した。画像上の明るい部分が、より硬い骨であることを示すため、研究者らは、骨がカルスでなくなり、骨に変化するカットオフ・ポイントを解明するのに役立った。この分岐点を知ることで、非結合の発生時期をより早く特定することができ、医師が治癒の過程をよりよく理解し、手助けすることができるようになります。