Perangkat Pemantau Cedera Tendon

Para ilmuwan tengah mengembangkan eknologi terbaru yang dapat memantau cedera tendon yang sering dialami para atlet. Nanti, dengan teknologi ini, para atlet tidak perlu melakukan terapi fisik karena cedera tersebut, dan bisa segera beraksi kembali.

Teknologi baru ini dikembangkan oleh para insinyur di University of Wisconsin- Madison. Dari temuan ini para ilmuan berharap suatu hari nanti para atlet maupun prajurit dapat mengetahui kapan mereka harus kembali lagi ke terapis dan memastikan bahwa tendon mereka siap beraksi.

Tim penelitian tersebut dipimpin profesor teknik mesin dari UWMadison, Darryl Thelen serta seorang mahasiswa pascasarjana Jack Martin. Mereka merancang sebuah pendekatan baru untuk mengukur ketegangan tendon non-invasif, bagi atlet yang sedangkan melakukan aktivitas berjalan atau berlari. Kemajuan ini dapat memberikan wawasan baru ke dalam kontrol motor dan mekanika gerakan manusia. Itu juga bisa berlaku untuk banyak bidang mulai dari ortopedi, rehabilitasi, ergonomi dan olahraga.

Para peneliti menggambarkan pendekatan mereka itu dalam sebuah makalah yang diterbitkan akhir April lalu dalam jurnal Nature Communications. Sseperti diketahui, otot menghasilkan gerakan pada sendi dengan menarik tendon, yang merupakan pita jaringan yang menghubungkan otot ke tulang. Tetapi menilai kekuatan yang ditularkan oleh tendon di dalam tubuh orang yang hidup itu rumit.

"Saat ini, produk pakaian dapat mengukur gerakan kami, tetapi tidak memberikan informasi tentang kekuatan otot yang menghasilkan gerakan," kata Thelen, yang karyanya didukung oleh National Institutes of Health.

Untuk mengatasi tantangan ini, Thelen dan rekan-rekannya mengembangkan perangkat sederhana, non-invasif yang dapat dengan mudah dipasang pada kulit di atas tendon. Alat ini memungkinkan para peneliti untuk menilai kekuatan tendon dengan melihat bagaimana karakteristik getaran tendon berubah ketika mengalami penambahan beban muatan, seperti halnya selama gerakan jalan atau lari. Fenomena ini mirip dengan senar gitar, di mana ketegangan dalam string mengubah respons getaran. Ketika sebuah senar gitar dipetik, kecepatan gelombang yang berjalan di sepanjang senar, dan frekuensi getaran, terkait dengan tegangan, atau gaya yang diterapkan pada senar.

"Kami telah menemukan cara untuk mengukur karakteristik getaran - dalam hal ini, kecepatan gelombang geser yang berjalan di sepanjang tendon - dan kemudian kami melangkah lebih jauh dan menentukan bagaimana kami dapat menginterpretasikan pengukuran ini untuk menemukan tegangan tarik dalam tendon, "kata Thelen.

Sistem baru untuk mengukur kecepatan gelombang, portabel dan relatif murah. Ini termasuk perangkat mekanis yang dengan ringan menyentuh tendon 50 kali per detik. Setiap ketukan memulai gelombang di tendon, dan dua akselerometer miniatur menentukan seberapa cepat ia bergerak. Para peneliti telah menggunakan perangkat untuk mengukur kekuatan pada tendon achilles, serta tendon patella dan hamstring.

Dalam setiap kasus, mereka dapat mengukur apa yang terjadi di tendon ketika pengguna memodifikasi gaya berjalan mereka - misalnya, dengan mengubah panjang pendeknya langkah atau kecepatan langkah. Dengan mengukur bagaimana otot dan tendon berperilaku dalam tubuh manusia, sistem ini akhirnya bisa memungkinkan dokter untuk merencanakan perawatan yang lebih efektif untuk pasien yang menderita penyakit muskuloskeletal dan cedera.

"Kami pikir potensi teknologi baru ini tinggi, baik dari sudut pandang ilmu dasar dan untuk aplikasi klinis," kata Thelen. "Sebagai contoh, ukuran kekuatan tendon dapat digunakan untuk memandu perawatan individu dengan gangguan gait. Ini juga berguna untuk menilai secara objektif ketika tendon yang diperbaiki cukup disembuhkan untuk berfungsi secara normal dan memungkinkan seseorang untuk kembali beraktivitas," kata Thalen. nik/dari berbagai sumber

Sensor Pendeteksi Pembakaran Lemak Melalui Hembusan Nafas

Sebuah sensor baru memungkinkan untuk mengukur kapan tubuh mulai membakar lemak dengan breathalyser yang nyaman. Di masa depan, prosedur ini bisa digunakan untuk menguji kondisi atlet dan bagi orang-orang yang ingin menurunkan berat badan. Para ahli menyarankan siapa pun yang ingin menurunkan berat badan untuk makan lebih sedikit dan berolahraga lebih banyak.

Salah satunya adalah dengan latihan, di mana tubuh membakar tidak hanya karbohidrat seperti gula, tetapi juga lemak. Kapan tepatnya tubuh mulai membakar lemak sekarang dapat ditentukan dengan menganalisis, misalnya, biomarker dalam darah atau urin. Para ilmuwan di ETH Zurich dan Rumah Sakit Universitas Zurich mengembangkan metode untuk pemantauan lipolisis yang sangat nyaman dan real-time dengan menguji hembusan nafas seseorang selama latihan.

"Ketika membakar lemak, tubuh menghasilkan produk sampingan yang menemukan jalan mereka ke dalam darah," jelas Andreas Güntner, seorang postdoc di tim Professor Sotiris Pratsinis di ETH. Dalam alveoli pulmonal, molekulmolekul ini - terutama yang mudah menguap - masuk ke udara yang dihembuskan oleh orang tersebut.

Yang paling mudah menguap dari metabolit lipid ini adalah aseton. Güntner dan rekan-rekannya telah mengembangkan sensor gas kecil yang mengukur keberadaan zat ini. Sensor ini jauh lebih sensitif daripada sensor sebelumnya: sensor ini dapat mendeteksi satu molekul aseton dalam ratusan juta molekul. Ini juga mengukur aseton secara eksklusif, sehingga lebih dari 800 komponen volatil yang dikenal lainnya dalam hembusan nafas tidak mempengaruhi pengukuran.

Perbedaan individu yang besar Bekerja sama dengan spesialis paru di Rumah Sakit Universitas Zurich yang dipimpin oleh Malcolm Kohler yang juga Profesor dan Direktur Departemen Pulmonologi, para peneliti menguji fungsi sensor pada relawan saat mereka berolahraga. Subyek uji menyelesaikan sesi satu setengah jam pada ergometer sepeda dengan dua jeda singkat.

Para peneliti meminta subjek uji untuk meniup ke dalam tabung yang terhubung ke sensor aseton secara berkala. "Kami mampu menunjukkan bagaimana konsentrasi aseton dalam pernafasan sangat bervariasi dari orang ke orang," kata Güntner. Pendapat ilmiah digunakan untuk menyatakan bahwa atlet hanya mulai membakar lemak setelah periode tertentu dari aktivitas fisik dan mencapai denyut jantung tertentu, tetapi pandangan ini sekarang sudah ketinggalan jaman.

Pengukuran yang dilakukan oleh para peneliti di Zurich menunjukkan bahwa lipolisis pada beberapa subjek tes, pada kenyataannya, hanya mulai pada satu setengah jam menjelang akhir sesi latihan. Pada relawan lain, pengukuran menunjukkan bahwa tubuh mereka mulai membakar lemak lebih cepat. Pengukuran kontrol menunjukkan bahwa metode pengukuran baru berkorelasi dengan baik dengan konsentrasi biomarker betahidroksibutirat dalam darah subjek uji. Analisis darah ini adalah salah satu metode standar saat ini untuk memantau lipolisis. Interaksi dengan nanopartikel Sensor yang dikembangkan oleh para ilmuwan menggunakan chip yang dilapisi dengan film berpori dari nanopartikel semikonduktor khusus.

Partikel-partikel tersebut adalah trioksida tungsten yang telah ditanamkan para peneliti dengan atom-atom silikon tunggal. Pengembangan chip dimulai tujuh tahun lalu ketika Professor Pratsinis dan rekannya menemukan bahwa nanopartikel tungsten trioksida berinteraksi dengan aseton jika atom-partikel nanopartikel disusun dalam struktur kristal tertentu. Interaksi mengurangi hambatan listrik dari chip yang dilapisi dengan nanopartikel, dan fenomena ini kemudian dapat diukur. Awal idenya adalah menggunakan chip untuk mendiagnosis diabetes, karena napas yang dihembuskan dari pasien dengan diabetes tipe 1 yang tidak diobati mengandung konsentrasi aseton yang tinggi. Sejak itu, para ilmuwan telah menunjukkan bahwa sensor sebenarnya cukup sensitif untuk mendeteksi konsentrasi aseton yang sangat rendah dalam pernafasan seseorang selama latihan. Ukuran chip yang digunakan dalam penelitian ini hanya seukuran koin 1 sen euro, tetapi para peneliti bekerja untuk memperbaiki teknologi pengukuran sehingga sangat mungkin untuk diperkecil.

Tujuannya adalah menawarkan chip dalam perangkat yang bisa diatur ukurannya. "Ini akan memungkinkan atlet dan orang-orang yang ingin menurunkan berat badan untuk memeriksa sendiri ketika tubuh mereka mulai membakar lemak sehingga mereka dapat mengoptimalkan latihan mereka," kata Güntner.

Murah, kecil namun sangat sensitif Pengukuran aseton yang sangat sensitif sudah dimungkinkan dengan instrumen lain, misalnya spektrometer massa, yang merupakan perangkat laboratorium besar yang harganya mahal. Para peneliti menggunakan instrumen ini dalam penelitian ini untuk memverifikasi pengukuran mereka. Tes nafas acetone portabel juga sudah ada, tetapi mereka hanya bisa digunakan sekali dan mengambil beberapa menit sebelum mereka menunjukkan hasil. "Teknologi kami memiliki manfaat besar karena murah, namun sangat sensitif - dan dapat melakukan pengukuran secara real time," kata Güntner. "Ini membuatnya cocok untuk penggunaan sehari-hari, saat berolahraga di pusat kebugaran atau untuk orang yang sedang diet." Tambah Guntner.

Para ilmuwan sekarang berencana untuk terus mengembangkan metode pengukuran mereka sehingga mereka akhirnya dapat memasarkannya. Mereka sudah memiliki instrumen prototipe. Para ilmuwan juga bekerja mengembangkan sensor gas untuk molekul yang relevan secara medis lainnya dalam pernafasan, termasuk amonia untuk menguji fungsi ginjal, isoprena untuk menguji metabolisme kolesterol dan berbagai aldehid untuk deteksi dini kanker paru. nik/dari berbagai sumber