Die Verbesserung der Behandlung von Kindern mit Vorzeitige Schädel-Knochen- Fusion

Ingenieure und Chirurgen arbeiten gemeinsam an der Verbesserung der Behandlung von Säuglingen mit Kraniosynostose geboren , eine Bedingung, die die Knochenplatten des Schädels zu früh Sicherung verursacht. Behandlung dieser Bedingung erfordert in der Regel Operation nach der Geburt , um Teile der fusionierten Schädelknochen zu entfernen, und in einigen Fällen die Knochen wieder zusammenwachsen zu schnell - zusätzliche Operationen erfordern.

Forscher in der in Atlanta ansässigen Center for Pediatric Healthcare Technology Innovation entwickeln bildgebende Verfahren entwickelt, um vorherzusagen, ob Schädelknochen eines Kindes sind wahrscheinlich zusammen zu schnell nach der Operation wieder wachsen . Sie werden auch die Entwicklung von Technologien , die eine Wiederholung der vorzeitigen Fusionsprozess verzögern kann .

"Babys sind in der Regel nur ein paar Monate während der ersten Operation, die mehr als drei Stunden dauert und erfordert eine Bluteinheit und einen Aufenthalt in der Intensivstation alt, so ist unser Ziel, Technologien, die die erste Operation und Grenze zu vereinfachen entwickeln Babys betroffen wie diese Operation ", sagte Zentrum Co-Regisseur Joseph Williams, klinischer Direktor kraniofazialen plastische Chirurgie am Kinderhealthcarevon Atlanta zu Scottish Rite und klinische Assistent Professor in der Abteilung für plastische und Rekonstruktive Chirurgie an der Emory University .

Kraniosynostose betrifft etwa ein in jeden 2.500 Babys in den Vereinigten Staaten. Der Zustand wird durch die vorzeitige Schließung der Nähte mit Knochen verursacht . Nähte , die von Gewebe, das flexibler als Knochen hergestellt werden , spielen eine wichtige Rolle in der Gehirnwachstum, indem ein Verfahren für den Schädel an Größe zunehmen . Wenn die Nähte schließen zu früh und mit Knochengewebe ersetzt zu bekommen , kann der Schädel die normale Ausdehnung des Gehirns zu begrenzen.

Unbehandelt kann Kraniosynostose verursachen eine Reihe von Entwicklungsstörungen . Wenn behandelt unter Verwendung der Standard-Behandlung natürlich Chirurgen entfernen Sie die verschmolzen Schädelknochen , brechen sie auf, positionieren sie , und halten Sie sie mit Platten und Schrauben . Dies verlangsamt normalerweise Knochenwachstum zwischen den Knochenstücken, so dass Raum für Expansion des Gehirns. Studien zeigen jedoch, dass mehr als sechs Prozent der Babys brauchen eine zweite Operation , um die Knochen wieder zu trennen und 25 Prozent derjenigen, erfordern eine dritte Operation .

"Nach der ersten Operation , gibt es eine klinische Notwendigkeit, in der Lage, die Kinder auf einer regelmäßigen Basis zu screenen, um vorherzusagen, wann ihre Schädelknochen gehen, um wieder miteinander zu verschmelzen , so dass die Chirurgen können bestimmen, ob zusätzliche Intervention erforderlich sein", sagte Direktor des Zentrums Barbara Boyan die Price Gilbert , Jr. Chair in Tissue Engineering in der Wallace H. Coulter Department of Biomedical Engineering an der Georgia Tech und Emory University und stellvertretender Dekan für Forschung und Innovation in der Georgia Tech College of Engineering .

Um dieses Bedürfnis anzugehen, haben die Forscher eine nicht-invasive Technik , um Knochenwachstum mit Computertomographie -Bilder angezeigt werden entwickelt. Sie schufen Software, die Knochen in den Bildern identifiziert , quantifiziert den Abstand zwischen den Knochen, die Knochenmasse in den Spalt , und die Fläche und das Volumen des Zwischenraums . Das Forscherteam hat den Nutzen dieser "Schlange" Algorithmus mit einem Maus-Modell der Hirnentwicklunggezeigt und kürzlich präsentierten ihre Ergebnisse auf der 2011 Plastic Surgery Education Foundation Konferenz.

"Mit unserer Schlangenalgorithmus auf Computertomographie-Aufnahmen der Entwicklung Schädel in Mäusen zu analysieren , waren wir in der Lage, verschiedene Arten und Geschwindigkeiten von Knochenwachstum auf einer täglichen Basis für viele Wochen zu überwachen ", sagte Chris Hermann, ein MD / Ph.D . Student in der Coulter Department. " Während der eine Naht zwischen 12 und 20 Tage verschmolzen und dann deutlich in Masse für die nächsten 20 Tage erhöht , kam ein anderer enger zusammen und in Masse erhöht , blieb aber weitgehend offen . "

Das Forscherteam kürzlich angepasst , die Technologie für die Anwendung bei Kindern und begann eine klinische Studie , um die Wirksamkeit des Algorithmus zu bestimmen, um Fälle von Kraniosynostose zu diagnostizieren. Die Forscher hoffen, diese Technologie wird die Fähigkeit der Ärzte zu diagnostizieren und zu bestimmen, die Schwere der Kraniosynostose zu verbessern.

Darüber hinaus werden die Forscher untersuchen die biologischen Grundlagen der Erkrankung und die Entwicklung von Technologien sie hoffen, dass das Knochenwachstum verzögern und die Notwendigkeit für zusätzliche Operationen . In einem Projekt , Coulter Abteilung Forschung Wissenschaftler Rene Olivares - Navarrete und Williams untersuchen Patienten mit Kraniosynostose , um Gene, die Nahtfusionbeeinflussen zu identifizieren. Bestimmung der Gene, die Nahtverschluss kontrollieren kann helfen die Forscher identifizieren potentielle therapeutische Targets zu vorzeitigem Nahtfusionzu verhindern.

Das Forschungsteam hat auch ein Gel in den Spalt zwischen Schädelknochen in der ersten Operation erstellt injiziert werden konzipiert. Das Material - genannt ein Hydrogel , da es eine erhebliche Menge Wasser enthält - würde spezifische Proteine ​​auf die zu verzögern zu liefern, aber nicht verhindern , das Knochenwachstum .

" Das Hydrogel vernetzt spontan aufgrund einer Reaktion zwischen einem Polyethylenglycol -Monomer und ein Vernetzungsmolekül, so dass für die Polymerisation ohne die Verwendung chemischer Initiatoren oder die Produktion von freien Radikalen ", so Hermann .

Vorläufige Ergebnisse in einem Mausmodell der Hirnentwicklungzeigen, dass das Gel in Zusammenarbeit mit Coulter Abteilung Associate Professor Niren Murthy entwickelt , kann in einen Spalt zwischen Schädelknochen eingespritzt werden , festigen schnell und nicht zu verletzen zugrunde liegende Weichgewebe oder Knochenheilung beeinträchtigen. Diese präklinischen Ergebnisse wurden bei der Gesellschaft für Biomaterialien Hauptversammlung im April vorgestellt.

Sowohl Boyan und Williams sehen Versprechen in diese Technologien zur Verbesserung der Behandlung von Kindern mit Kraniosynostose und beseitigen zusätzliche Operationen manchmal benötigt, um den Zustand zu behandeln .

"Während der ersten Operation , kann das Einspritzen des Gels Schwere der Operation zu reduzieren, wenn es die Notwendigkeit für Platten und Schrauben , um die Schädelknochen statt hinterher zu halten ", erklärte Boyan , der auch ein Georgia Research Alliance (GRA) Eminent Scholar . " Nach der Operation , wenn die Computertomographie- Bilder sagen uns, dass der Schädel zu schnell schließen , können wir in der Lage , um das Gel durch die Haut über der Schädel ohne Operation zu injizieren, um eine weitere Verzögerung die Knochen vom Verschmelzen sein."

Die Forscher sind derzeit die Verbesserung der Protein Freisetzungskinetik des Hydrogels und Durchführung von vorklinischen Versuchen zu bestimmen, welche Proteine ​​erfolgreich zu verzögern , wenn das Knochenwachstum in dem Gel enthalten. Genehmigung durch die Food and Drug Administration erforderlich , bevor dieses System und Hydrogel kann als Behandlung für Kraniosynostose verwendet werden kann.

Quelle: Georgia Institute of Technology