ملخص
تتوفر مناصب الدكتوراه لطالب واحد أو أكثر لتقييم العلاجات طفيفة التوغل لتنكس القرص الفقري باستخدام أساليب الهندسة التجريبية والحسابية. وعلى وجه التحديد، ستعمل المشاريع على تطوير طرق اختبار جديدة باستخدام جهاز محاكاة العمود الفقري الجديد سداسي المحاور، والذي تم تطويره خصيصًا لاختبار مكونات الأنسجة الرخوة في العمود الفقري البشري. ستتضمن المشاريع مزيجًا من الاختبارات التجريبية باستخدام جهاز المحاكاة والنمذجة الحسابية لتقييم أنظمة الاختبار المحتملة المختلفة وتأثيرات تباين المريض.
آلام الظهر هي السبب الرئيسي لسنوات العيش مع الإعاقة في الدول الغربية، حيث يعد تنكس القرص هو التشخيص السببي الرئيسي. الخيارات الجراحية الحالية لها نتائج سيئة على المدى الطويل وهي شديدة التدخل وغير قابلة للعكس. ولذلك، هناك احتياجات ملحة لعلاجات جديدة وأقل تدخلاً لتأخير أو منع الحاجة إلى خيارات أكثر تدخلاً.
إن الحلول الناشئة، مثل حقن المواد الحيوية في القرص الفقري للتخفيف من آثار التنكس، كان لها حتى الآن تحول سريري ضعيف، مع الإبلاغ عن نتائج سلبية في منتجات الجيل المبكر ونقص الامتصاص السريري. تمت ملاحظة هذه التأثيرات الضارة جزئيًا لأن طرق الاختبار قبل السريرية الحالية لا تتضمن التباين من مريض إلى آخر، أو أنواع التحميل المعروفة بأنها تسبب فشل الجهاز. لا يُعرف سوى القليل عن التنفيذ الجراحي الأمثل لهذه العلاجات أو على خصائص المريض التي تعتمد عليها.
في مشروع الدكتوراه هذا، ستتمكن من الوصول إلى المرافق التجريبية والحسابية الفريدة التي تم تطويرها من خلال برنامج كبير من الأبحاث. ستهدف إلى تطوير عملية اختبار تجريبية أو حسابية للتقييم الميكانيكي الحيوي للمواد الحيوية للأقراص الفقرية والتي يمكن أن تشمل تباين المريض. وسيتم استخدام هذا لتحسين المتغيرات في حقن المواد الحيوية. ستشمل الدراسات استخدام تحليل العناصر المحدودة وتحليل الصور ثلاثية الأبعاد جنبًا إلى جنب مع منهجيات ومعدات الاختبار المختبري لفحص الأداء الميكانيكي للمواد الحيوية المحقونة في القرص وكيف تختلف باختلاف الخصائص التشريحية والأنسجة.
سيكون لديك خلفية في الاختبار التجريبي للمواد، إن أمكن مع خبرة في العمل مع الأنسجة التشريحية، أو في تحليل العناصر المحدودة، إن أمكن، مع معرفة النمذجة غير الخطية.
الخلفية
تعد مشاريع المنح الدراسية هذه جزءًا من برنامج كبير للأبحاث متعددة التخصصات حول تطوير علاجات جديدة لآلام الظهر.
باستخدام مواد حيوية جديدة حاصلة على براءة اختراع في جامعة ليدز، قمنا بتطوير بروتوكول قوي للاختبار أحادي المحور قبل السريري لتقييم حقن المواد الحيوية في القرص الفقري المتدهور والذي يهدف إلى استعادة ارتفاع القرص والسلوك الميكانيكي. لقد حصلنا على آلة اختبار جديدة ذات 6 محاور تم تطويرها خصيصًا للعمود الفقري لتمكين المزيد من التوصيف لمزيد من أنواع الحركات. نظرًا لأن الاختبارات ما قبل السريرية التجريبية باستخدام الأنسجة الحيوانية أو الجثث محدودة بعدد العينات التي يمكن اختبارها، فيمكن استكمالها بنهج حسابي لاختبار نطاق أكبر من المتغيرات التي قد تكون حاسمة لنتائج العلاجات. يمكن أن تكون هذه المتغيرات إما متغيرات جراحية مثل الحجم المحقون أو الضغط الذي يتم حقنه به أو متغيرات العينة مثل الاختلاف في تشريح القرص الفقري والبنية المحيطة به.
سيهدف هذا البحث إلى تطوير بروتوكول اختبار تجريبي (في المختبر) وحسابي (في السيليكو) مشترك يمكنه تقييم هذه الاختلافات. النماذج التجريبية التي يمكنها محاكاة أقصى الحركات التي يمكن أن يمر بها العمود الفقري ستوفر معلومات عملية عن مخاطر فشل الإصلاحات التداخلية باستخدام المواد الحيوية القابلة للحقن. توفر النماذج الحسابية التي تحاكي السلوك الخاص بالعينة للقرص الفقري المعالج الفرصة لاختبار المواد الحيوية الإصلاحية الجديدة لمجموعة واسعة من المرضى، مع الأخذ في الاعتبار اختلافهم في التشريح وبنية الأنسجة.
أهداف البحث
في مشروع الدكتوراه هذا، ستهدف إلى تطوير عملية اختبار للتقييم الميكانيكي الحيوي للمواد الحيوية للأقراص الفقرية والتي يمكن أن تشمل تقلبات المريض. سيتم استخدام هذا لتحديد المتغيرات الجراحية المثلى لحقن المواد الحيوية.
ستعتمد الأهداف المحددة على مهاراتك وتفضيلاتك ويمكن أن تكون
- تطوير منهجيات حسابية قوية لتقييم الأداء الميكانيكي لعلاج القرص الفقري،
- الحصول على بيانات تجريبية قوية فيما يتعلق بالأداء الميكانيكي للعلاج باستخدام أنسجة الجثث،
- التحقق من صحة الطرق الحسابية المستندة إلى التصوير والنمذجة ثلاثية الأبعاد الخاصة بالعينات،
- تطور موسيقى البوبنماذج تعتمد على أساليب التعلم الآلي بما في ذلك النماذج الإحصائية وتحليل الصور ثلاثية الأبعاد،
- تحديد الخصائص الرئيسية الخاصة بالمريض والتي يمكن استخدامها للإجابة على الأسئلة السريرية مثل مقدار المادة الحيوية التي يجب حقنها في القرص الفقري لاستعادة الوظيفة.
المهارات والفرص
ستكون لديك خلفية في الاختبار التجريبي للمواد، إن أمكن مع خبرة في العمل مع الأنسجة التشريحية، أو في تحليل العناصر المحدودة، إن أمكن، مع معرفة بالنمذجة غير الخطية. خلال المشروع، قد يُتوقع منك إعداد واختبار عينات من الأنسجة البشرية أو الأنسجة الحيوانية؛ قد تكون الخبرة السابقة في التعامل مع الأنسجة البشرية أو الحيوانية مفيدة، ولكنها ليست ضرورية.
سيتم توفير التدريب الكامل على جميع الأساليب المعملية ومتطلبات الصحة والسلامة المرتبطة بها.
سوف تتعلم الجوانب العملية لإدارة المشاريع، والكتابة العلمية للنشر الفني أو غير الفني، وستكتسب مهارات العرض التقديمي من خلال المؤتمرات الدولية والاجتماعات الجماعية. سوف تكتسب مهارات فنية محددة وتدريبًا في النمذجة الحسابية بما في ذلك جوانب التحقق والتحقق من الصحة، وتحليل الصور ثلاثية الأبعاد، والاختبار التجريبي للأنسجة، واختبار التدخلات في العمود الفقري، بالإضافة إلى اكتساب خبرة أوسع في الاختبارات قبل السريرية للأجهزة الطبية.
البيئة
في هذه المشاريع، ستتمكن من الوصول إلى المرافق التجريبية والحسابية الفريدة التي تم تطويرها من خلال برنامج كبير من الأبحاث.
سوف تنضم إلى المعهد الديناميكي متعدد التخصصات للهندسة الطبية والبيولوجية (IMBE) الموجود داخل كلية الهندسة الميكانيكية وكلية العلوم البيولوجية في جامعة ليدز. IMBE هو مركز أبحاث الهندسة الطبية ذو الشهرة العالمية والمتخصص في البحث وترجمة التقنيات الطبية التي تروج لـ "50 عامًا من النشاط بعد الخمسين". يتكون الفريق الذي يعمل على الميكانيكا الحيوية للعمود الفقري حاليًا من ستة باحثين، بقيادة ثلاثة أكاديميين.
باعتبارك طالب دكتوراه في IMBE، ستكون هناك فرص للمساهمة في الأنشطة الأوسع المتعلقة بالتقنيات الطبية بما في ذلك المشاركة العامة والمرضى والتدريب الجماعي والمناسبات الاجتماعية. تجتمع مجموعات الباحثين الذين يعملون في مشاريع متوافقة أو يستخدمون أساليب مماثلة بانتظام لتبادل الأفكار وأفضل الممارسات، ونحن نشجع العمل الجماعي. سندعم طموحاتك المهنية طويلة المدى من خلال التدريب المخصص ونشجع الإعارات الخارجية أو زيارات المختبرات أو المشاركة في المؤتمرات الدولية.
