ملخص
يمثل توسيع نطاق المشاركة في الرياضة وزيادة النشاط مع التقدم في السن تحديًا حيث يقل نطاق حركة المفاصل وإنتاج الطاقة، وغالبًا ما يصاحب ذلك زيادة في مؤشر كتلة الجسم. مع زيادة الوزن/التقدم في السن، قد تؤدي بعض الأنشطة إلى آلام المفاصل وانخفاض مستوى النشاط وتدهور المفاصل وزيادة خطر الإصابة بأمراض أخرى مثل أمراض القلب والسكتة الدماغية والسكري.
سيتم دمج تحليل الحركة الميكانيكية الحيوية التفصيلي من كلية العلوم البيولوجية مع الخبرة في تحليل الأداء الاحتكاكي من كلية الهندسة، للسماح بالتحليل الكامل للفرد خلال مجموعة مختارة من الأنشطة. من خلال تحليل الحركة الميكانيكية الحيوية (جامعة ليدز) للمتطوعين المتطابقين عمريًا وخبراء العضلات والعظام (الطب، هيئة الخدمات الصحية الوطنية) سوف يبحث البحث في كيفية تحسين النشاط من أجل شيخوخة صحية من خلال التعديلات في الميكانيكا الحيوية التي قد تؤدي إلى تقليل الحركات والأحمال الضارة التي قد تلحق الضرر بالمفاصل.
على وجه التحديد، يعد تأثير الميكانيكا الحيوية على ضغوط القص السطحية أمرًا مثيرًا للاهتمام، حيث إنها تؤثر بشكل مباشر على تدهور أسطح المفاصل. ويكمن التحدي في تحديد مدى تأثير الشيخوخة على الطريقة التي نكمل بها النشاط لمنع حدوث ضرر محتمل للأسطح المفصلية. تشمل الأنشطة الحالية التي يتم تحليلها حاليًا فيما يتعلق بالورك البستنة والسلالم الصاعدة والهابطة والغولف والمشي على المنحدرات. ومن ثم، هناك مجال لتكرار هذا التحليل للركبة، ومع ذلك، يعد هذا المفصل أكثر تحديًا من الناحية الميكانيكية الحيوية.
سيتم أيضًا استخدام البيانات التي تم جمعها لدراسة كيفية تغير أحمال المفاصل وحركاتها مع تقدم السن للمساعدة في الأبحاث نحو علاجات المفاصل الجديدة باستخدام هندسة الأنسجة الغضروفية.
"اكتشاف الطب عبر دورة الحياة" هو مجال ذو أولوية بحثية وطنية لـ BBSCR والذي يركز على فهم كيفية تأثير عملية الشيخوخة على وظيفة العضلات والعظام. الهدف العام هو تحسين الحفاظ على الصحة من خلال فهم أفضل؛ إن تشجيع النشاط، من خلال البحث، يؤدي إلى حياة مستقلة طويلة الأمد.
لقد كان استبدال المفاصل مثالاً ناجحًا للغاية على الإجراء الذي يطيل نشاط الفئة العمرية التي تزيد عن 70 عامًا والتي تعاني من مرض حاد في المفاصل، مما يسمح للأشخاص باستعادة نمط حياة نشط. ومع ذلك، فإن هذا يحظر بشكل عام بعض الأنشطة التي يُنظر إليها على أنها لها آثار سلبية على متانة الأطراف الاصطناعية بسبب نطاق الحركة المحدود الذي توفره معظم الغرسات. بالنسبة لأولئك الأصغر سنًا أو الذين يعانون من حالات أقل خطورة، أو في المستقبل لاستبدال/منع الحاجة إلى استبدال المفاصل، فقد تم اقتراح هندسة الأنسجة الغضروفية كحل محتمل لهذه المشكلة، واستعادة بنية مشتركة أكثر طبيعية تسمح بأسلوب حياة نشط بما في ذلك الرياضة. ومع ذلك، فإن الاختبار ما قبل السريري لهذه الأجهزة لا يزال في بداياته. بالإضافة إلى ذلك، هناك عدد قليل جدًا من الدراسات الميكانيكية الحيوية للأنشطة كدالة للعمر/القدرة والتي يمكن من خلالها تطوير الظروف الميكانيكية التي يمكن استخدامها لتسهيل محاكاة علاجات استبدال الغضروف للسكان المقصودين.
وبالتالي فإن الجانب الصحي للشيخوخة في هذا المشروع يركز على تحليل النشاط مع الشيخوخة لفهم التغيرات المرتبطة بالعمر في الميكانيكا الحيوية ولتطوير مدخلات ميكانيكية لاختبارات ما قبل السريرية لعلاجات الأنسجة الجديدة المصممة خصيصًا للأشخاص النشطين.
فرضية البحث: يمكن استخدام تحليل الوظيفة العضلية الهيكلية أثناء نشاط معين لتحديد ما إذا كان النشاط قد يكون ضارًا بالشيخوخة الصحية لمفاصل الركبة لدى الأفراد.
توفر مختبرات الميكانيكا الحيوية/الحركة في كلية العلوم البيولوجية (ستراوس) والخبرة في تقييم الأداء الاحتكاكي للمواد الحاملة للزرعات من الهندسة الميكانيكية (ستيوارت) بيئة مثالية لدراسة حركة الركبة أثناء الأنشطة ومن ثم فهم المخاطر والفوائد للأفراد مع تقدمهم في السن.
إذا كنت مهتمًا بدراسة تأثير النشاط على الميكانيكا الحيوية لمفاصل الركبة مع تقدمك في العمر، فيرجى الاتصال بـ Todd Stewart T.D.Stewart@leeds.ac.uk. والهدف من هذا البحث هو تحليل قوى القص وتفاعل المفاصل التي تحدث بين أسطح الركبة في ظل أنشطة مختلفة واستخدام هذه النتائج كوسيلة للتوصية بالأنشطة التي قد تكون أكثر ملاءمة لمنع تدهور الركبة مع تقدم الأشخاص في العمر.
الأهداف:
• البحوث الأساسية: العوائق والفوائد لممارسة الرياضة في شيخوخة السكان، وتحليل الحركة، والميكانيكا الحيوية.
• مسح الأدبيات للأنشطة الشعبية لتركيز تحليل الميكانيكا الحيوية.
• المراجعة الأخلاقية / التوظيف رقم {32}
• التحقق التجريبي من المنهجيات المستخدمة باستخدام نموذج ميكانيكي بديل/سطح المكتب/نموذج MATLAB.
• تدريب مرئي ثلاثي الأبعاد وتتبع الحركة البصرية
• تطوير أنموذج مسار حركة مفصل الركبة الافتراضي ضمن Visual 3D.
• تحليل الميكانيكا الحيوية/تتبع الحركة للمتطوعين المتطابقين مع أعمارهم باستخدام معمل المشي FBS.
• التدريب الديناميكي لأي شخص متعدد الأجسام رقم {2}
• تحليل قوة رد الفعل المشتركة باستخدام ديناميكيات أي جسم متعدد الأجسام للحركة وبيانات لوحة القوة.
• النتائج - التغيرات المرتبطة بالعمر في تحليل الميكانيكا الحيوية للبيانات من الحركة والقوة.
• التقارير/المنشورات (ورقتان على الأقل) - الميكانيكا الحيوية (حركات الركبة مقابل النشاط/العمر، القوى في الركبة مقابل النشاط/العمر)، الآثار المترتبة على تقليل القص على الأسطح الحاملة.
سيتم إجراء الأبحاث في الجامعة في الهندسة الميكانيكية وعلوم الرياضة حيث توجد مرافق بحثية حديثة للميكانيكا/الأجهزة/المحاكاة وتحليل المشية على التوالي. سيتم توفير دعم الأبحاث السريرية عبر مركز ليدز للأبحاث الطبية الحيوية للجهاز العضلي الهيكلي ومقره في مستشفى تشابل أليرتون، وهو مركز متخصص في الجهاز العضلي الهيكلي للتميز في هيئة الخدمات الصحية الوطنية.
سيأتي الدعم من مركز ليدز لأبحاث الطب الحيوي http://leedsbrc.nihr.ac.uk/ ومن كلية العلوم البيولوجية.
أقرب تاريخ لبدء هذا المشروع هو 1 أكتوبر 2020.
