고객이 직면한 과제
뼈 시멘트는 척추 보정에 중요한 역할을 합니다. 이 최소 침습 수술 과정에서 외과의는 통증 완화, 척추 안정성 개선 및 경우에 따라 높이 복원 수단으로 척추 골절 부위에 결합재를 주입합니다. 증가하는 노인 인구로 인해 골다공증 관련 골절이 증가함에 따라 골 시멘트에 대한 전 세계 수요가 그 어느 때보다 높아졌습니다.
폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)는 현재 척추 보정 골 시멘트 제조에서 선호되는 화합물입니다. 고체 형태의 생체 비활성 고분자인 PMMA는 척추 확대 수술 중에 단량체 유체와 함께 분말 형태로 주입됩니다. 이 혼합물이 경화되면 기계적 저항이 높은 고체가 됩니다.
최근 몇 년 동안 척추 확대에 사용하는 PMMA 기반 골 시멘트의 성능에 대한 우려가 제기되었습니다. PMMA 시멘트는 매우 뻣뻣하고(너무 뻣뻣할 수 있음) 환자의 인접 척추 골절과 관련이 있습니다. 또한 경화에 사용되는 일부 유체 성분에는 독성이 포함되어 있으며 경화 과정에서 온도가 상승하여 주변 조직이 손상될 수 있습니다. 인산 칼슘(CaP)은 독성이 없고 신체에 자연적으로 재흡수되기 때문에 대체 물질 후보로 연구되었습니다. CaP는 부서지기 쉬운 물질이라 척추에 자연스럽게 가해지는 굴곡 및 전단력에 노출되면 부서질 수 있습니다.
스웨덴 웁살라에 있는 웁살라 대학의 공학과 소속 응용 재료 과학 연구팀은 두 방법 모두 만족스러워하지 않습니다. 20명으로 구성된 이 팀은 다양한 생체 재료 연구를 관리하고 있으며 현재 골 시멘트 관련 연구에 노력을 집중하고 있습니다.
"저희의 궁극적인 연구 목표는 PMMA의 강도와 인산 칼슘의 무독성을 제공하지만 양자의 단점은 없는 새로운 유형의 시멘트를 찾는 것입니다." 웁살라 대학교 응용 재료 과학팀의 프로젝트 관리자 및 학장인 Cecilla Persson 박사의 말입니다. “척추 동작은 테스트 실험실에서 복제하기 어렵고 저희의 주요 과제는 사실적인 테스트 환경입니다. 저희는 현재 주로 준 정적 압축에서 시멘트를 평가하고 있지만 장기적으로 포뮬레이션이 어떻게 작동할지 특성화하고자 합니다."
MTS 솔루션
웁살라 대학교는 골 시멘트 연구 노력을 지원하기 위해 MTS Systems Corporation과 협력하여 MTS Bionix® Model 858 축 서보 유압 테이블탑 테스트 시스템을 응용 재료 과학 테스트 실험실과 통합했습니다.
"저는 경력 초기에 MTS 테스트 장비를 사용해본 결과 정확하고 신뢰할 수 있다는 사실을 알았으므로 웁살라 대학교에 적절한 옵션이라고 생각했습니다." Persson의 말입니다. "저희는 실행 가능한 공식을 철저히 평가하기 위해 수백만 사이클이 필요하다는 것을 알고 있었기 때문에 테스트 시스템의 신뢰성과 반복성을 보고 MTS를 선택했습니다. 저희는 테스트 시스템의 신뢰성과 MTS로부터 받는 기술 지원 수준에 만족했습니다."
MTS Bionix 시스템은 최대 25kN의 부하에서 정적 및 동적 축 테스트를 모두 수행합니다. 이 솔루션에는 MTS FlexTest® 제어, MTS SilentFlo™ 유압 동력 장치 및 MTS MultiPurpose TestWare® 소프트웨어도 포함됩니다.
MTS Bionix EnviroBath 환경 시뮬레이션 시스템과 연결된 MTS Bionix 솔루션을 사용하면 응용 재료 과학팀이 체온을 유지하는 식염수 욕조에서 골 시멘트에 하중을 동시에 적용할 수 있습니다. 최종 결과는 척추 보정 수술이 완료된 후에도 환자의 체내에 있는 시멘트가 궁극적으로 견뎌야 하는 힘과 조건의 정확한 시뮬레이션입니다.
"MTS 시스템은 시간이 지남에 따라 시멘트 특성을 평가할 수 있도록 하여 사람이 몇 년 동안 받는 하중을 시뮬레이션합니다." Persson의 말입니다. "MTS 시스템은 또한 매우 유연하기 때문에 향후 보다 정교한 테스트를 수행할 수 있을 것입니다."
고객 혜택
Persson은 MTS Bionix 테스트 솔루션을 사용하면 팀이 새로운 공식에 더 많은 시간을 할애하고 테스트 시스템 성능이나 테스트 데이터 유효성에 대해 걱정하는 시간을 줄일 수 있다고 합니다.
"저희는 골 시멘트가 활동적인 삶을 사는 사람에게 실제로 어떻게 작용하는지에 대한 정확한 스냅샷을 얻고 있다고 확신합니다." 그녀의 말입니다. "저희 테스트 설정은 매우 유연하기 때문에 창의력을 발휘하고 여러 방향으로 가능성을 탐색할 수 있습니다. 저희는 지난 몇 달 동안 상당한 진전을 이루었으며 MTS 하드웨어, 소프트웨어 및 지원은 저희의 성취에 중요한 역할을 했습니다."
Persson은 그녀의 팀이 여전히 차세대 척추 보정용 골 시멘트를 찾기 위해 많은 노력을 기울이고 있으며 궁극적으로 이 목표를 달성할 수 있는 좋은 위치에 있다고 생각합니다.
Persson은 "연구 관점에서 다루어야 할 많은 근거가 있습니다. "하지만 저희는 매일 실행 가능한 솔루션에 가까워지고 있으며 가능한 한 빠르고 효율적으로 도달하는 데 필요한 자원, 기술 및 전문 지식을 갖추고 있다고 생각합니다."
