Teknik Kirigami mengisyaratkan hasil yang menjanjikan untuk rekonstruksi payudara

Peneliti Penn telah mengembangkan teknik baru untuk membantu rekonstruksi payudara setelah mastektomi, menggunakan strategi kirigami untuk memotong lapisan jaringan buatan yang digunakan oleh ahli bedah dengan cara yang memungkinkan implan payudara mengambil bentuk yang lebih alami, dengan menggunakan lebih sedikit bahan. Kredit: Universitas Pennsylvania

Bagi banyak pasien kanker payudara, jalan menuju pemulihan dapat menghadirkan komplikasi tersembunyi terkait rekonstruksi payudara setelah mastektomi.

Penyisipan benda asing seperti implan payudara silikon dapat menyebabkan malposisi implan, suatu kondisi yang mempengaruhi sejumlah besar pasien bahkan bertahun-tahun setelah operasi.

Sekarang, para peneliti dari University of Pennsylvania telah menggunakan prinsip-prinsip teknik pemotongan kertas yang dikenal sebagai kirigami untuk menutupi implan dengan lebih aman dan lebih aman sementara juga menggunakan lebih sedikit bahan.

Penelitian yang diterbitkan dalam Advanced Materials, yang dipimpin oleh Shu Yang di School of Engineering and Applied Science, menjelaskan bagaimana memanfaatkan praktik desain kirigami dan pemodelan komputasi menawarkan peningkatan fleksibilitas dan perluasan untuk menyediakan ahli bedah dengan bahan yang mudah digunakan dan dapat diregangkan dengan lebih baik. membungkus implan, sehingga mengurangi risiko malposisi.

“Kami telah mengambil bahan yang saat ini digunakan di ruang operasi untuk rekonstruksi payudara dan mengatasi dua kelemahan utamanya dengan menggunakan desain kirigami,” kata Yang, penulis senior makalah tersebut. “Teknik kami memungkinkan payudara yang direkonstruksi untuk mengambil bentuk yang lebih alami dengan lebih aman dan secara substansial dapat mengurangi biaya yang terkait dengan operasi ini.”

Menyusul serangkaian diskusi dengan Suhail Kanchwala, seorang ahli bedah plastik dan profesor bedah di Fakultas Kedokteran Perelman, para peneliti mulai memeriksa kemungkinan baru untuk bahan pembungkus implan payudara saat ini, yang disebut matriks dermal aselular (ADMs). Ini adalah jenis jaring bedah yang biasanya berasal dari kulit manusia atau hewan. Sel-sel dihilangkan tetapi jaringan pendukung — protein struktural seperti kolagen, bersama dengan komponen matriks ekstraseluler lainnya — tetap di tempatnya untuk memfasilitasi pemulihan suplai darah lokal dan regenerasi sel kulit. Karena tidak adanya sel dan banyaknya elemen seperti perancah, ADM telah mendapatkan popularitas karena kemampuannya meminimalkan reaksi sistem kekebalan terhadap benda asing dan menawarkan dukungan yang lebih baik untuk implan.

Demonstrasi pembungkus implan gel silikon dengan kertas dengan pola potongan fraktal (B) tidak dipotong, (C) level-1, dan (B) level-2 yang terdiri dari sub-unit berputar segitiga. Potongan ditandai dengan garis merah dan panah biru pada kertas yang belum dipotong menunjukkan kerutan yang dihasilkan oleh permukaan lengkung implan. (E) Memperlihatkan demonstrasi proof-of-concept dari lembar ADM yang melilit implan dengan potongan garis kecil di tepi atas. (F) Memperlihatkan demonstrasi proof-of-concept dari lembar ADM yang melilit implan dengan desain kirigami. Kredit: Universitas Pennsylvania

Para peneliti menduga bahwa lembar ADM dapat diubah dengan cara yang unik untuk menangani masalah implan payudara kontemporer.

“Masalah dalam rekonstruksi payudara adalah bahwa implan yang diproduksi berbentuk bulat, yang tidak secara efektif meniru bentuk payudara alami yang lebih mirip tetesan air mata,” kata Kanchwala. “Jadi, proyek kami ingin mencari cara untuk memasang implan bundar di bawah lembaran ADM dengan cara yang memungkinkan payudara yang direkonstruksi mengambil bentuk seperti tetesan air mata yang lebih alami.”

Selain itu, lembaran ADM dalam konfigurasinya saat ini tidak dapat membungkus implan dengan sesuai, karena tidak mempertahankan lekukan dan sudut tanpa membentuk kerutan atau rongga. Ini dapat membuat implan cenderung berputar keluar dari tempatnya dan menyebabkan kesalahan posisi. Tanggapan pabrikan terhadap keterbatasan ini termasuk memperkenalkan pola lubang melingkar pada lembaran ADM atau memotong area tertentu diikuti dengan penjahitan untuk menutupi area permukaan yang lebih efektif.

Yang dan rekan penulis Randall Kamien, seorang profesor di Departemen Fisika dan Astronomi di School of Arts & Sciences, sebelumnya telah menunjukkan bahwa potongan yang ditempatkan dengan baik dapat mengubah lembaran datar dua dimensi yang kaku menjadi tiga dimensi yang sangat dapat diperluas dan ditempa. geometri yang dapat meniru kontur struktur kompleks seperti wajah manusia atau pegunungan.

Prinsip inti dari strategi berbasis kirigami ini adalah bahwa pengenalan potongan kecil ini membagi materi menjadi unit berputar dengan kepadatan tinggi dengan kebebasan untuk mengambil bentuk struktur bertingkat. Namun dalam pekerjaan terbaru ini tim perlu menciptakan cara untuk meniru payudara, struktur tanpa bentuk yang disediakan oleh otot dan tulang.

“Biasanya saat Anda melakukan cangkok kulit, ada otot atau tulang yang memandu reformasi jaringan,” kata Kamien. “Jadi, mengatasi tantangan ini dan menemukan cara baru dan lebih baik untuk membuat ulang jaringan dari bahan perancah sangatlah menarik.”

Proses desain algoritmik dari kontur yang memberikan informasi topografi payudara. Kredit: Universitas Pennsylvania

Ini dilakukan dengan memetakan topografi implan, serupa dengan cara para kartografer memetakan puncak dan lembah medan pegunungan ke halaman dua dimensi.

Para peneliti memulai dengan model payudara tiga dimensi yang dihasilkan komputer dan kemudian meletakkan irisan horizontal berjarak sama membentuk lapisan vertikal, atau tingkatan, yang mereka gunakan untuk memandu garis konturnya. Tim kemudian menganalisis kontur dan menghasilkan algoritme untuk mengidentifikasi lokasi optimal dan sudut sayatan untuk pemotong laser mereka untuk mengukir lembaran ADM. Potongan karakteristik inilah yang memungkinkan lembaran mengembang dan meregang dengan aman di atas implan.

Tim berhasil mendemonstrasikan teknik berbasis kirigami baru ini dalam operasi tiruan di mana lembar ADM dijahit ke pelat dada boneka bedah dan implan silikon disalurkan di antara dada dan seprai. Mereka dengan senang hati memastikan bahwa metode mereka menggunakan bahan rata-rata 20-40% lebih sedikit, sementara juga menawarkan tingkat penyesuaian yang lebih tinggi terkait dengan bentuk payudara yang direkonstruksi. Para peneliti percaya bahwa, pada waktunya, lembar ADM potongan kirigami ini memiliki kapasitas untuk menjadi spesifik pasien.

“Jika pasien memiliki kanker payudara sisi kiri dan mastektomi sisi kiri, Anda dapat memindai payudara kanan dan menghasilkan desain kirigami yang akan meniru payudara alami pasien dengan sangat akurat,” kata Kanchwala. belum, tapi kemungkinannya menarik.”

Informasi lebih lanjut: Young-Joo Lee et al, Natural Shaping of Acellular Dermal Matrices for Implan-Based Breast Reconstruction via Expansile Kirigami, Advanced Materials (2022). DOI: 10.1002/adma.202208088 Disediakan oleh University of Pennsylvania

Kutipan: Teknik Kirigami mengisyaratkan hasil yang menjanjikan untuk rekonstruksi payudara (2022, 23 Desember) diambil 25 Desember 2022 dari https://medicalxpress.com/news/2022-12-kirigami-technique-hints-outcomes-breast.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.