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In-silico simulations for early detection of abnormal bone loads to prevent the development of bony deformities

Descrizione del progetto

Previsione in silico delle deformità ossee

Le deformità torsionali delle ossa sono anomalie nella loro rotazione o torsione, in particolare di quelle lunghe come il femore o la tibia, che si verificano quando l’osso non cresce o non si sviluppa correttamente lungo il suo asse naturale; la comprensione delle modalità attraverso cui i carichi meccanici influenzano la crescita ossea è fondamentale per migliorare la mobilità e preservare la salute. Il progetto INSIDE-BONE, finanziato dal CER, si prefigge di esplorare la relazione tra carico meccanico, crescita ossea e morfologia del femore nei bambini con sviluppo normale e in quelli con deformità torsionali. I ricercatori si propongono di sviluppare una strategia di simulazione in silico per la previsione della crescita ossea che consenta di offrire un approccio proattivo per prevenire o correggere le deformità delle ossa.

Obiettivo

Bones are pivotal to long-term health, providing structural support and facilitating mobility. However, various patient groups commonly develop torsional bony deformities, leading to numerous clinical problems. Understanding, monitoring, and ultimately modifying bone growth is crucial for improving the functional mobility of these patients and preserving lifelong health.

Despite recognizing, since the 19th century, that bone growth is influenced by mechanical loads, the specific loading environments leading to typical growth or deformities remain unknown. This project fills this knowledge gap by examining the intricate relationships between mechanical loading, bone growth, and femoral morphology in typically developing children and those with torsional deformities.

Quantifying an individuals bone loads and predicting subsequent femur growth poses scientific and technical challenges. I will address these challenges by advancing state-of-the-art, multi-scale simulations to estimate muscle forces, joint loads, and growth plate stresses, and by refining a mechanobiological model to predict bone growth. The simulations will be personalized and validated using medical images and motion capture data collected longitudinally from growing children. Each simulation step will be extensively tested and validated. After testing, we will use this framework to investigate the effects of both surgical (i.e. derotation osteotomy) and non-surgical (i.e. gait retraining based on real-time biofeedback) interventions on growth plate loads, providing new insight into the capacity of these treatments to normalize bone growth.

This project, if successful, may lead to a paradigm shift away from reactive interventions to treat bony deformities involving invasive surgeries towards proactive non-invasive interventions to prevent the development of deformities. Even partial success promises ground-breaking insights into the intricate relationship between bone loads and morphology.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

UNIVERSITAT WIEN
Contributo netto dell'UE
€ 1 924 258,00
Indirizzo
UNIVERSITATSRING 1
1010 Wien
Austria
Regione
Ostösterreich Wien Wien
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 924 258,75

Beneficiari (1)