فیزیکدانان یک چالش پزشکی را حل کردند

به گزارش ایسنا، پژوهشگران توانستند کنترل دقیقی بر هندسه و اصطکاک یک گره به دست آورند تا آن را «برنامه‌ریزی» کنند که وقتی با نیروی مشخصی کشیده می‌شود، باز شود.

به نقل از نیچر، این مطالعه به یک جراح یا یک ربات که زخمی را بخیه می‌زند اجازه می‌دهد بخیه را با نیروی درست بزنند و این کار با کشیدن انتهای آزاد نخ گره‌خورده تا زمانی که گره باز می‌شود، انجام می‌شود. درست بودن میزان نیرو مهم است و بخیه‌هایی که خیلی محکم یا خیلی شل باشند می‌توانند عوارض داشته باشند.

هنگام استفاده از این نخ بخیه خاص، جراح کشیدن نخ را تا زمان باز شدن گره ادامه می‌دهد و هنگامی که گره باز شد به معنای کافی بودن نیروی وارده به نخ بخیه است و جراح می‌تواند نخ را رها کند.

در جراحی‌های شبیه‌سازی‌شده، این روش به جراحان بی‌تجربه اجازه داد بخیه‌هایی به خوبی همتایان باتجربه‌شان بزنند. در جراحی راست روده در موش‌ها با کمک این گره، جریان خون سریع‌تر برقرار شد و خونریزی و بافت زخم کمتری نسبت به بخیه‌های معمولی ایجاد شد.

جراحان معمولا میزان کشش بخیه‌ها را با نگاه و لمس می‌سنجند که مهارتی است که سال‌ها طول می‌کشد تا آموخته شود و حتی در میان متخصصان هم متغیر باقی می‌ماند.

افزودن یک گره لغزنده به نخ، «نوعی فیوز مکانیکی داخلی» ایجاد می‌کند که میزان نیرویی که می‌تواند به بافت منتقل شود را محدود می‌کند. تیفنگ لی، پژوهشگر مکانیک و رباتیک در دانشگاه ژجیانگ در هانگژو، چین، که این گروه از ریاضی‌دانان، پژوهشگران مکانیک و پزشکان را رهبری کرده است می‌گوید: جراح فقط باید یک قانون ساده را دنبال کند: بکش تا گره باز شود، آن‌وقت می‌دانی به نیروی مورد نظر رسیدی.

مکانیک پیچیده درون یک گره ساده

نوع گره استفاده‌شده شامل یک حلقه است که وقتی یک سر نخ کشیده شود باز می‌شود. هرچند چنین گره‌هایی ساده به نظر می‌رسند، مکانیک درون آن‌ها پیچیده است، لی می‌گوید: وقتی یک گره لغزنده باز می‌شود، نخ خم می‌شود، می‌پیچد، می‌لغزد و به خودش ساییده می‌شود و هندسه گره خیلی سریع تغییر می‌کند.

برای طراحی گره‌هایی که وقتی نخ با نیروی مشخصی کشیده شود باز شوند، گروه ابتدا آزمایش‌هایی انجام داد تا بسنجد چگونه ویژگی‌های مختلف نخ و گره بر نیروی لازم برای باز شدن اثر می‌گذارند، سپس فرایند بازشدن را با تصاویر با وضوح بالا مطالعه کردند. از این آزمایش‌ها، آن‌ها معادلاتی ساختند تا ویژگی‌هایی مانند میزان سفتی گره و زبری سطح نخ را به نیروی لازم برای باز شدن پیوند دهند.

چشم‌انداز آینده

پژوهشگران امیدوارند در آینده، جراحان بتوانند از نخ‌هایی با گره‌های لغزنده‌ی از پیش بسته‌شده استفاده کنند که برای یک عمل خاص کالیبره شده‌اند یا از دستگاه گره‌زن لغزنده برای ساخت گره‌ها در لحظه بهره ببرند. آن‌ها می‌گویند این روش به‌ویژه در جراحی‌های لاپاراسکوپی که پزشکان بدون لمس مستقیم عمل می‌کنند یا در جراحی رباتیک مفید خواهد بود.

بخیه‌ها در چندین دهه گذشته واقعا تغییر نکرده‌اند. اگر بخیه‌ای مانند آنچه نویسندگان پیشنهاد می‌کنند بتواند در محیط بالینی استفاده شود و هر بار بی‌نقص کار کند، پیشرفت چشمگیری نسبت به وضعیت فعلی خواهد بود.