مرور مدل‌های مکانوبیولوژی ترمیم شکستگی استخوان: پیشرفت‌های اخیر و جهت‌گیری‌های آینده (مقاله مروری)

نوع مقاله : مروری

نویسندگان

1 گروه هوافضا، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده
چکیده:
ترمیم شکستگی استخوان فرآیندی پیچیده است که نهایتاً می‌تواند به تشکیل استخوان جدید منجر ‌شود. یکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر این فرآیند، شرایط مکانیکی در محل بافت در حال ترمیم است. مدل‌های محاسباتی با استفاده از الگوریتم‌های مکانوبیولوژی می‌توانند تأثیر تحریک‌های مکانیکی بر فرآیند تمایز سلول‍های بنیادی به بافت‍های مختلف در ترمیم استخوان را شبیه‍سازی ‌کنند. این مقاله به بررسی حوزه مکانوبیولوژی محاسباتی با تمرکز بر فرایند ترمیم استخوان پرداخته و مدل‌‍های مکانوبیولوژی موجود را مرور می‌کند. همچنین، پیشرفت‌ها و مشکلات کنونی در این حوزه موردبررسی قرارمی‍گیرد. اخیراً، ترکیب الگوریتم‌های مکانوبیولوژی با توصیف دقیق‌تری از رویدادهای سلولی و مولکولی موردتوجه قرارگرفته است. یکی از چالش‌های اصلی در این زمینه، اعتبارسنجی مدل‌ها به‍وسیله مقایسه آن‌ها با داده‌های تجربی است. این مدل‌ها می‌توانند به درک بهتر فرایند ترمیم شکستگی استخوان و بهینه‌سازی طراحی ایمپلنت‍ها و روش‍های درمانی کمک کنند. مدل‍های مکانوبیولوژی موجود هنوز در دوره‍ی طفولیت خود بسر می‍برند و نیاز است به‌طور مداوم، همگام با پیشرفت-های پیوسته در زمینه‍ی مکانوبیولوژی سلول‌های بنیادی، به‌روزرسانی و اصلاح شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

A Review of Mechanobiological Models of Bone Fracture Healing: Recent Advances and Future Directions (Review Article)

نویسندگان English

Yunus Rezvanifar 1
Mohammed Najafi Ashtiani 2
Gholamreza Rouhi 3
1 Faculty of Mechanical engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
2 Faculty of Medical Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
3 Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده English

Abstract
The healing of bone fractures is a multifaceted process that ultimately leads to the creation of new bone tissue. A significant factor influencing this process is the mechanical environment present at the site of healing. Computational models that employ mechanobiological algorithms are capable of simulating the impact of mechanical stimuli on the differentiation of stem cells into various tissue types during the bone healing process. This paper provides a review of the domain of computational mechanobiology, particularly concerning bone healing, and evaluates the existing mechanobiological models. Furthermore, it discusses recent developments and the current challenges faced in this area. Recently, there has been a growing interest in integrating mechanobiological algorithms with a more comprehensive depiction of cellular and molecular events. A primary challenge in this domain is the validation of these models through their comparison with experimental data. Such models can enhance our understanding of the bone fracture healing process and improve the design of implants and treatment analyses. However, existing mechanobiological models are still in their early stages and require ongoing updates and refinements to keep pace with the continuous advancements in the field of stem cell mechanobiology.

کلیدواژه‌ها English

Fracture healing
Mesenchymal stem cells
Finite element analysis
Bony callus