I ricercatori dell'Università di Sheffield hanno utilizzato con successo modelli simulati al computer e immagini mediche per testare la forza delle ossa dei bambini piccoli, produrre risultati che potrebbero aiutare i produttori di seggiolini per auto a progettare seggiolini per auto più sicuri per i bambini piccoli.

Lo studio, il primo sulla resistenza ossea infantile in relazione all'età/peso utilizzando modelli sviluppati da moderne immagini mediche, è pubblicato oggi su Journal of Biomechanics and Modeling in Mechanobiology .

La ricerca ha utilizzato scansioni TC (raggi X per scattare foto dettagliate delle ossa da diverse angolazioni) e successivi modelli al computer per impostare scenari che esaminano come una diversa quantità di forza influisce sulle ossa, piegando e torcendo le ossa per rilevare il punto di rottura.

Queste tecniche non invasive hanno creato modelli 3D del femore (osso della coscia) nello studio delle ossa dei bambini nella fascia di età dal neonato ai tre anni.

Questa è la fascia di età che ha avuto meno ricerche condotte in precedenza, ma anche le età in cui i bambini non possono parlare o comunicare in modo efficace su come si è verificato il loro infortunio. C'è anche un periodo di rapida crescita tra queste età e i ricercatori sono stati in grado di determinare come le ossa si sono sviluppate durante questo periodo e come è cambiata la forza ossea.

La protezione è migliorata in modo significativo dall'introduzione dei seggiolini per auto, ma gli incidenti stradali sono ancora una delle principali cause di lesioni potenzialmente letali nei bambini. L'ingegneria assistita da computer è una parte essenziale dello sviluppo dei veicoli e le valutazioni di sicurezza si basano sempre più sulle simulazioni. Perciò, è fondamentale che le simulazioni corrette, utilizzando modelli accurati, sono utilizzati per garantire una sicurezza ottimale.

I test attuali per i seggiolini auto nei crash test simulati utilizzano spesso modelli in scala di adulti per simulare un bambino in una determinata situazione. Però, anatomicamente, un bambino ha una struttura ossea molto diversa da un adulto:le ossa non sono completamente formate e continuano a crescere.

Dott. Xinshan Li, dall'Insigneo Institute for in silico Medicine e dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell'Università di Sheffield, ha dichiarato:"Attualmente ci sono pochissime ricerche che esaminano la forza ossea dei bambini piccoli. I nostri dati possono essere applicati per aiutare i produttori di seggiolini auto, produttori di carrozzine, produttori di giocattoli e qualsiasi altra società che progetta prodotti per bambini, per progettare e realizzare prodotti più sicuri e utilizzare i nostri modelli di resistenza ossea per testare i loro prodotti prima di immetterli sul mercato.

"Continueremo la nostra ricerca in questo settore e speriamo di lavorare in collaborazione con queste industrie per dimostrare l'impatto che il nostro lavoro potrebbe avere nell'aiutare a prevenire e ridurre al minimo l'impatto di potenziali incidenti. Ciò darà ai genitori la tranquillità che il loro bambino è il più sicuro possibile e che i prodotti che stanno utilizzando sono stati testati utilizzando le tecniche più recenti e accurate."

Dott. Amaka Offiah, Reader in Pediatric Musculoskeletal Imaging presso il Dipartimento di Oncologia e Metabolismo dell'Università di Sheffield, e consulente onorario radiologo pediatrico presso l'ospedale pediatrico di Sheffield, ha dichiarato:"Le fratture ossee sono comuni durante l'infanzia e si stima che rappresentino il 25% di tutte le lesioni pediatriche. Possono essere generalmente classificate in lesioni accidentali o inflitte.

"Attualmente, distinguere tra questi può spesso essere estremamente difficile. A causa delle difficoltà nell'ottenere campioni ossei pediatrici, c'è stata una mancanza di ricerca per fornire informazioni basate sull'evidenza sulla forza ossea nei bambini piccoli.

"Oltre alle applicazioni basate sul settore della sicurezza dei bambini, i risultati del nostro studio possono essere utilizzati in futuro per aiutare la diagnosi clinica. Se siamo in grado di fornire una tabella che mostra la forza ossea per fascia di età per diverse ossa del corpo, possiamo quindi calcolare la forza necessaria per rompere quel particolare osso. Ciò aiuterebbe i medici a utilizzare informazioni basate sull'evidenza per decidere se una lesione è accidentale o inflitta, in particolare per i bambini più piccoli che non sono in grado di articolare come si è verificata la lesione. Siamo grati a The Children's Hospital Charity, che ha finanziato il lavoro iniziale in questo settore."

L'Insigneo Institute for in silico Medicine è un'iniziativa collaborativa tra l'Università di Sheffield, Sheffield Teaching Hospitals NHS Foundation Trust e Sheffield Children's NHS Foundation Trust (la medicina in silico è anche conosciuta come medicina computazionale). È una collaborazione multidisciplinare tra oltre 140 accademici e clinici per sviluppare simulazioni al computer del corpo umano e dei suoi processi patologici che possono essere utilizzate direttamente nella pratica clinica per migliorare la diagnosi e il trattamento. MultiSim è un programma finanziato dall'Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) con sede a Insigneo.

Professor Damien Lacroix, Direttore di MultiSim, ha dichiarato:"Il progetto MultiSim ha fornito risorse per questa ricerca, poiché il team di ricerca è stato in grado di utilizzare le stesse tecniche di modellazione e il software che abbiamo creato per esaminare le malattie muscoloscheletriche e applicarle alla modellazione delle ossa dei bambini per testare la loro forza.

"Le potenziali applicazioni di questa ricerca sono di vasta portata e dimostrano come le simulazioni al computer possono potenzialmente risparmiare tempo e fornire una diagnosi più affidabile per i medici".

Il team di ricerca sta continuando il suo lavoro in questo settore e si baserà sulla ricerca attuale per valutare altre ossa lunghe, come la tibia, ampliare il proprio database per garantire una buona rappresentazione dei bambini in ogni fascia di età, e guardare scenari di lesioni più complessi.