个性化力学辅助创面修复技术

目的创面的有效修复面临全球挑战。力学加载可通过诱导细胞增殖、影响炎症反应、胶原沉积和血管生成促进创面修复,相关的创面修复技术近年来快速发展,但实际应用中,考虑创面具特征的个性化创面力学调控仍未实现。方法本研究提出一种通过人工智能实现力学调控敷料优化设计的个性化创面修复方案。具体通过图像分割算法提取创面特征(如尺寸、部位),并由神经网络计算可使该创面产生最大程度收缩的敷料参数(模量、尺寸),以实现定制设计;按照优化的时间序列周期性更换敷料,并针对创面实时特征进行敷料再设计。通过慢性创面与大动物模型验证所开发技术的修复效果。结果实验测试与数值模拟结果表明,敷料设计参数会影响创面的收缩效果,而这一影响规律又因创面特征的不同而存在差异,验证了本研究通过优化敷料设计参数实现个性化创面修复这一思路的可行性。通过材料性能表征与在体测试,确定敷料更换的优化时间序列,即每3天更换1次,其中加热5 min、放置1天、空置2天。糖尿病小鼠创面模型与猪创面模型验证了该技术显著提升创面收缩、促进血管化与胶原重塑的效果。结论个性化创面力学修复技术的出色效果在大动物模型中得以验证,展现出较大的临床转化潜力。