Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Komputerowe wspomaganie projektowania (ang. computer-aided design, CAD) wykorzystuje się zwykle w inżynierii, np. do wizualizowania konstrukcji, wykonania makiety, prototypu czy instrukcji montażu. Po raz pierwszy zastosowano je jednak do usprawnienia rekonstrukcji piersi u kobiet po mastektomii (Biofabrication).

Zespół Dietmara Hutmachera z Queensland University of Technology stworzył dzięki CAD bardzo dokładną formę piersi, stanowiącą podczas operacji wzór dla chirurgów.

Można też zeskanować laserem zdrową pierś i skorzystać z modelowania CAD, by zaprojektować szkielet w warunkach in silico. Później wystarczy wyprodukować wysoce porowate rusztowanie, zaszczepić je unieruchomionymi w hydrożelu własnymi komórkami pacjentki i [po okresie hodowli] wszczepić konstrukcję [w miejscu odjętej piersi]. W takich okolicznościach niepotrzebne staje się pobieranie tkanek z innych części ciała.

Naukowcy podkreślają, że w porównaniu do projektów tworzonych na papierze, CAD ma wiele zalet, m.in. daje możliwość obejrzenia projektu pod różnymi kątami oraz zachowania maksymalnej dokładności.

Podczas testów zespół Hutmachera uzyskał zgodę od 3 pacjentek z rakiem gruczołu sutkowego. Przeprowadzono u nich laserowe skanowanie 3D. Dzięki oprogramowaniu CAD uzyskano obraz piersi i otaczającej ją klatki piersiowej. Na tej podstawie wydrukowano trójwymiarowy model, który został wykorzystany przez chirurgów w czasie operacji rekonstrukcji z tkanek własnopochodnych. W ten sposób lekarze uzyskali piersi o lepszym kształcie i większym stopniu symetrii z piersią zdrową. Same pacjentki także były bardziej usatysfakcjonowane kształtem i symetrią niż przedstawicielki operowanej tradycyjnie grupy kontrolnej.

Ponieważ akademikom zależało głównie na pozyskaniu materiału wykorzystywanego w inżynierii tkankowej, wykorzystano CAD do tworzenia form dowolnych skanowanych tkanek. Oprogramowanie umożliwiło na niezależne sterowanie stopniem porowatości i wielkością porów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po 35 latach zakończyła się rekonstrukcja olbrzymiego prehistorycznego pingwina z Nowej Zelandii. Naukowcy wykorzystali kości dwóch osobników, a za wzór posłużył im szkielet współczesnego pingwina królewskiego.
      Kości zebrał w 1977 r. dr Ewan Fordyce, paleontolog z University of Otago. Odbudowę wspomagali doktorzy Dan Ksepka z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej oraz Paul Brinkman z Muzeum Historii Naturalnej Karoliny Północnej.
      Pingwinowi nadano nazwę Kairuku, co po maorysku oznacza "nurek, który powraca z jedzeniem". Ksepka interesował się rekonstrukcją, ponieważ kształty ciała ptaka były inne od wszystkich znanych pingwinów - i to zarówno współczesnych, jak i wymarłych. Poza tym konikiem naukowca jest różnorodność nowozelandzkich pingwinów w oligocenie.
      Lokalizacja ta była idealna pod względem dostępności pożywienia i bezpieczeństwa. W owym czasie większość Nowej Zelandii znajdowała się pod wodą, tworząc izolowane skaliste wysepki, które chroniły pingwiny przed drapieżnikami, a jednocześnie zapewniały obfitość pokarmu.
      Kairuku to jeden z co najmniej 5 pingwinów, które zamieszkiwały Nową Zelandię w owym czasie. Bioróżnorodność i unikatowość kształtów utrudniły zresztą rekonstrukcję. Wg pingwinich standardów, Kairuku był eleganckim ptakiem - miał smukłe ciało i długie skrzydła napędowe, ale krótkie i grube nogi [...]. Gdyby podczas rekonstrukcji wnioskować o wysokości na podstawie długości skrzydeł pełniących funkcję płetw, trzeba by założyć, że Kairuku mierzył ok. 183 cm. W rzeczywistości miał tylko 127 cm wysokości.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W czasach obfitości orangutany z Borneo przejadają się owocami. Tworzą zapasy tłuszczu, by skorzystać z nich przy niedoborach preferowanego pożywienia. Poza naszym gatunkiem, tworzenie zapasów tkanki tłuszczowej nie występuje u naczelnych, dlatego spokrewnione z nami orangutany wydają się dobrym modelem do badania ludzkich zaburzeń odżywiania i otyłości.
      Mimo dzisiejszej pandemii otyłości tak naprawdę nie rozumiemy podstaw otyłości lub tego, jak działają diety wysoko- czy niskobiałkowa - podkreśla prof. Erin Vogel z Rutgers University. W swojej pracy pt. "Borneańskie orangutany na krawędzi proteinowego bankructwa" Amerykanka zaprezentowała, w jaki sposób orangutany, które bazują na niskobiałkowych owocach, wytrzymują wahania zawartości protein w swoim pożywieniu. Sądzę, że badanie menu niektórych naszych najbliższych krewnych [...] może pomóc w zrozumieniu zagadnień związanych z naszą współczesną dietą.
      Badania specjalizującej się w antropologii ewolucyjnej Vogel wykazały, że orangutany przybierały na wadze wyłącznie w okresach spożywania kalorycznych i białkowych pokarmów (fakt ten jest często ignorowany przez osoby walczące ze zbędnymi kilogramami, które zakładają, że najlepszym sposobem na schudnięcie jest dieta niskowęglowodanowa z dużą zawartością białka). Tylko podczas spożywania niewielkiej liczby kalorii organizm sięgał po zapasy tłuszczu, a wreszcie białka mięśni.
      Akademicy analizował próbki moczu pobierane w ciągu 5 lat przez dr Cheryl Knott z Uniwersytetu w Bostonie i jej współpracowników. Określano zawartość metabolitów oraz stabilnych izotopów azotu. Okazało się, że podczas utrzymujących się deficytów białka (gdy brakowało niskobiałkowych owoców) orangutany jadały zawierające więcej białek liście oraz wewnętrzną część kory. Energię zapewniały im tkanka tłuszczowa, a później mięśnie.
      Odkryliśmy, że dzienna dawka białek przyjmowana przez orangutany, gdy nie ma owoców, jest niewystarczająca dla ludzi i stanowi 1/10 ilości spożywanej przez goryle górskie. To jednak wystarczy, by uniknąć poważnego niedoboru protein.
      Biolodzy opowiadają, że orangutany żyjące w tym wymagającym środowisku wykorzystują okresy obfitości, kiedy na drzewach dojrzewa 80% owoców. Wtedy jedzą, jedzą i tyją. Później muszą przetrwać okresy znacznego ograniczenia owocowania, które mogą potrwać nawet 8 lat. Przy diecie składającej się z liści i kory w moczu wzrasta stężenie ketonów - to znak, że organizm zużywa tłuszcze. Podniesiony poziom izotopów azotu należy zaś interpretować jako wskazówkę rozkładania mięśni.
      Amerykańskie studium unaocznia, że zdolność orangutanów do tworzenia zapasów tłuszczu zwiększa ich szanse na przeżycie, ale stanowi zgubę dla ludzi, którzy w wielu przypadkach ich nie potrzebują. W przyszłości Vogel zamierza prześledzić wahania poziomu greliny, leptyny oraz cytokin.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas ciąży zwiększa się liczba gruczołów otoczki brodawki sutkowej (glandulae areolares, GA). Zakładano, że ich wydzielina nawilża skórę, teraz jednak wydaje się, że zawiera ona substancje zapachowe, pomagając niemowlęciu odnaleźć drogę do piersi i pokarmu matki.
      Benoist Schaal z CNRS (National Centre for Scientific Research) liczył w ciągu 3 dni od porodu gruczoły otoczki u 121 kobiet. Jego zespół oceniał też skuteczność ssania i zmiany wagi dzieci oraz czas potrzebny matkom do rozpoczęcia wydzielania mleka. Okazało się, że u kobiet z ponad 9 gruczołami otoczki na pierś laktacja zaczynała się prędzej niż u kobiet z mniejszą liczbą gruczołów. W dodatku ich dzieci ważyły więcej i częściej jadły.
      Naukowcy zaczęli przypuszczać, że gruczoły otoczki mogą wpływać na zachowanie dzieci podczas karmienia, gdy okazało się, że u 3-dniowych dzieci występuje pociąg do wydzieliny niespokrewnionych z nimi, nieznanych karmiących kobiet. W czasie studium z 2009 r. zademonstrowali, że w porównaniu do innych zapachów piersi, z zapachem samego mleka włącznie, pod wpływem zapachu wydzieliny gruczołów otoczki niemowlęta więcej poruszają głową i ustami (ssąc czy liżąc). Statystyki z najnowszego francuskiego badania, którego wyniki ukazały się w sierpniu w piśmie Early Human Behaviour, pokazały, że gruczoły otoczki występowały u 97% badanych, 80,2% kobiet miało 1-20 gruczołów na otoczkę, a u 33% pojawiała się dobrze widoczna ciecz. Wyposażenie w gruczoły było dodatnio powiązane ze wzrostem po narodzinach i z momentem rozpoczęcia laktacji: dzieci pierworódek z mniejszą liczbą GA w mniejszym stopniu przybierały na wadze niż noworodki kobiet z większą liczbą gruczołów obwódki. Co więcej, u pierwiastek z mniejszą liczbą GA laktacja zaczynała się później.
      Schaal podkreśla, że dzieci kobiet rodzących po raz pierwszy mogą być bardziej zależne od wskazówek zapachowych, ponieważ ich matki nie mają doświadczenia pozwalającego rozpoznać, że noworodek/niemowlę chce jeść.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Do 2050 roku na gruźlicę może umrzeć nawet 40 mln palaczy. Jak podkreśla dr Sanjay Basu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, wiele nowych przypadków choroby wystąpi w Afryce, we wschodnich rejonach śródziemnomorskich oraz na południowym wschodzie Azji.
      Pali aż 20% ludzi na świecie i przewiduje się, że w wielu biednych krajach odsetek ten jeszcze wzrośnie. Palenie tytoniu powiązano z podwyższonym jednostkowym ryzykiem zakażenia prątkiem gruźlicy, a także ze zwiększoną śmiertelnością z powodu gruźlicy, nie było jednak wiadomo, jak się to przekłada na statystyki populacyjne. Amerykanie zdecydowali się więc opracować matematyczny model epidemii gruźlicy, który pomógłby w oszacowaniu wpływu przyszłych trendów w zakresie palenia na kontrolę choroby.
      Zespół ocenił chorobowość i śmiertelność w każdym z 6 regionów Światowej Organizacji Zdrowia w okresie od 2010 do 2050 roku, uwzględniając zmieniające się trendy w zakresie palenia, wykrywalności, skuteczności leczenia i częstości występowania zakażeń HIV.
      Wyliczenia pokazały, że jeśli obecne trendy w paleniu się utrzymają, liczba nowych przypadków gruźlicy wzrośnie o 18 mln, a do 2050 umrze na nią aż 40 mln dodatkowych osób. Skąd to wiemy? Akademicy porównali liczbę zakażeń i zgonów na gruźlicę w modelach biorącym pod uwagę i pomijającym palenie i stwierdzili, że ten pierwszy przewiduje o 7% więcej infekcji (274 mln vs. 256 mln) i aż o 66% więcej zgonów (101 mln vs. 61 mln).
      W artykule opublikowanym na łamach pisma British Medical Journal Basu podkreśla, że palenie z pewnością opóźni moment realizacji celu w postaci obniżenia śmiertelności gruźlicy o połowę w latach 1990-2015. Amerykanie stwierdzili, że agresywna kontrola palenia, polegająca na obniżaniu co rok liczby palących o 1% aż do całkowitego wyeliminowania nałogu, pozwoliłaby zapobiec 27 mln wywołanych tytoniem zgonów na gruźlicę rocznie. Jest to jednak mało prawdopodobny scenariusz, zważywszy, że w niektórych krajach pali połowa dorosłej populacji.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH) zainwestowały 13 milionów dolarów w Virtual Rat Project. Jego celem jest stworzenie w ciągu najbliższych 5 lat wirtualnego modelu szczura laboratoryjnego, na którym będzie można prowadzić badania medyczne.
      Obecnie większość badań przeprowadza się na żywych zwierzętach, takich jak szczury czy myszy. Jednak ich hodowla i utrzymanie są drogie, co wpływa na koszty badań. Wirtualny szczur ma pomóc obniżyć te koszty. Na jego podstawie naukowcy będą mogli wstępnie testować swoje teorie i uczyć się nowych rzeczy.
      Celem projektu jest odpowiedź na pytanie, dlaczego indywidualne osobniki rozwijają pewne markery chorób sercowo-naczyniowych, przewidzenie, jakie markery który szczur rozwinie i dlaczego oraz posiłkowanie się tą wiedzą w hodowli szczurów na potrzeby laboratoryjne - mówi biolog Daniel Beard z Medical College of Wisconsin, odpowiedzialny za projekt.
      Wirtualny szczur nie wyeliminuje z badań żywych zwierząt. Będą one jednak wykorzystywane w bardziej zaawansowanych badaniach oraz do sprawdzenia dokładności wyników uzyskiwanych za pomocą opracowywanego właśnie modelu.
      Virtual Physilogical Rat pomoże uczonym w stwierdzeniu, dlaczego i w jaki sposób u zwierząt rozwijają się schorzenia.
×
×
  • Create New...