Onderzoekers van de Universiteit van Sheffield hebben met succes computersimulatiemodellen en medische beeldvorming gebruikt om de sterkte van de botten van jonge kinderen te testen. resultaten opleveren die fabrikanten van autostoeltjes kunnen helpen om veiligere autostoeltjes voor jonge kinderen te ontwerpen.

De studie, de eerste op het gebied van botsterkte bij zuigelingen in relatie tot leeftijd/gewicht met behulp van modellen die zijn ontwikkeld op basis van moderne medische beelden, wordt vandaag gepubliceerd in de Journal of Biomechanica and Modelling in Mechanobiology .

Het onderzoek gebruikte CT-scans - röntgenfoto's om gedetailleerde foto's van de botten vanuit verschillende hoeken te maken - en daaropvolgende computermodellen om scenario's op te zetten die kijken naar hoe een andere hoeveelheid kracht de botten beïnvloedt, buigen en draaien van de botten om het breekpunt te detecteren.

Deze niet-invasieve technieken creëerden 3D-modellen van het dijbeen (dijbeen) in de studie van kinderbotten in de leeftijd van pasgeborenen tot drie jaar.

Dit is de leeftijdscategorie waar eerder het minste onderzoek naar is gedaan, maar ook de leeftijden waarop kinderen niet effectief kunnen praten of communiceren over hoe hun blessure is ontstaan. Er is ook een periode van snelle groei tussen deze leeftijden en de onderzoekers konden bepalen hoe botten zich in deze tijd ontwikkelden en hoe de botsterkte veranderde.

De bescherming is aanzienlijk verbeterd sinds de introductie van autostoelen, maar auto-ongelukken zijn nog steeds een belangrijke oorzaak van levensbedreigende verwondingen bij kinderen. Computerondersteunde engineering is een essentieel onderdeel van de ontwikkeling van voertuigen en veiligheidsbeoordelingen worden steeds vaker gebaseerd op simulaties. Daarom, het is essentieel dat de juiste simulaties, nauwkeurige modellen gebruiken, worden gebruikt om een ​​optimale veiligheid te garanderen.

Huidige tests voor autostoelen in gesimuleerde crashtests maken vaak gebruik van verkleinde modellen van volwassenen om een ​​kind in een bepaalde situatie te simuleren. Echter, anatomisch, een peuter heeft een heel andere botstructuur dan een volwassene - de botten zijn niet volledig gevormd en groeien nog steeds.

Dr. Xinshan Li, van het Insigneo Institute for in silico Medicine en het Department of Mechanical Engineering aan de University of Sheffield, zei:"Er is momenteel heel weinig onderzoek naar de botsterkte van jonge kinderen. Onze gegevens kunnen worden toegepast om fabrikanten van autostoeltjes te helpen, kinderwagen fabrikanten, speelgoedfabrikanten en andere bedrijven die kinderproducten ontwerpen, om veiligere producten te ontwerpen en te maken en onze modellering van botsterkte te gebruiken bij het testen van hun producten voordat ze op de markt worden gebracht.

"We zullen ons onderzoek op dit gebied voortzetten en hopen samen te werken met deze industrieën om de impact van ons werk te laten zien bij het helpen voorkomen en minimaliseren van de impact van mogelijke ongevallen. Dit geeft ouders de gemoedsrust dat hun kind zo veilig mogelijk zijn en dat de producten die ze gebruiken zijn getest met de allernieuwste en nauwkeurige technieken."

Dr. Amaka Offiah, Lezer in Pediatric Musculoskeletal Imaging in de afdeling Oncologie en Metabolisme aan de Universiteit van Sheffield, en honorair adviseur kinderradioloog bij het Sheffield Children's Hospital, zei:"Botfracturen komen vaak voor in de kindertijd en zijn naar schatting verantwoordelijk voor 25 procent van alle pediatrische verwondingen. Ze kunnen grofweg worden onderverdeeld in accidentele of toegebrachte verwondingen.

"Momenteel, onderscheid maken tussen deze kan vaak zeer moeilijk zijn. Vanwege de moeilijkheden bij het verkrijgen van botmonsters bij kinderen is er een gebrek aan onderzoek om evidence-based informatie te verschaffen over botsterkte bij jonge kinderen.

"Naast de op de kinderveiligheid gebaseerde toepassingen, de bevindingen van onze studie kunnen in de toekomst worden gebruikt om de klinische diagnose te ondersteunen. Als we een tabel kunnen geven die de botsterkte per leeftijdscategorie weergeeft voor verschillende botten in het lichaam, we kunnen dan de kracht berekenen die nodig is om dat specifieke bot te breken. Dit zou clinici helpen om evidence-based informatie te gebruiken om te beslissen of een verwonding per ongeluk is of is toegebracht, vooral voor jongere kinderen die niet kunnen verwoorden hoe de blessure is ontstaan. We zijn het goede doel van het Kinderziekenhuis dankbaar, die het eerste werk op dit gebied financierde."

Het Insigneo Institute for in silico Medicine is een samenwerkingsinitiatief tussen de Universiteit van Sheffield, Sheffield Teaching Hospitals NHS Foundation Trust en Sheffield Children's NHS Foundation Trust (in silico-geneeskunde staat ook bekend als computationele geneeskunde). Het is een multidisciplinaire samenwerking tussen meer dan 140 academici en clinici om computersimulaties van het menselijk lichaam en zijn ziekteprocessen te ontwikkelen die direct in de klinische praktijk kunnen worden gebruikt om diagnose en behandeling te verbeteren. MultiSim is een door de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) gefinancierd programma dat is gevestigd in Insigneo.

Professor Damien Lacroix, directeur van MultiSim, zei:"Het MultiSim-project leverde middelen voor dit onderzoek, omdat het onderzoeksteam dezelfde modelleringstechnieken en software kon gebruiken die we hebben gemaakt om aandoeningen van het bewegingsapparaat te onderzoeken en dit toe te passen op het modelleren van botten van kinderen om hun kracht te testen.

"De mogelijke toepassingen van dit onderzoek zijn verreikend en laten zien hoe computersimulaties mogelijk tijd kunnen besparen en een betrouwbaardere diagnose voor clinici kunnen bieden."

Het onderzoeksteam zet zijn werk op dit gebied voort en zal voortbouwen op het huidige onderzoek om andere lange botten te beoordelen, zoals het scheenbeen, hun database uitbreiden om te zorgen voor een goede vertegenwoordiging van kinderen in elke leeftijdscategorie, en kijk naar meer complexe letselscenario's.