Biomekanik är inte världens största ämne om man ser till antalet studenter och forskare i det – i varje fall inte för svenskt vidkommande. Men nu förändras läget: en ny specialiserad civilingenjörsutbildning i Medicin och teknik ska säkra tillväxten och unika projekt ser dagens ljus.

Hanna Isaksson ingår här i den biomekaniska forskning som i slutänden tar sikte på helt nya vårdmöjligheter för patienter som drabbats av benskörhet och frakturer.

-Biomekanik spänner över fakultetsgränserna, säger Hanna Isaksson. Vi har ett etablerat samarbete mellan LTH och medicinska fakulteten vid LU sedan tidigare, som vi hoppas kunna utveckla vidare.

– Det finns även sedan länge ett biomekaniklab inom ortopediska avdelningen vid Lunds universitet och ett nytt Centrum för Biomekanik håller på att byggas upp vid LU för att underlätta samarbete inom just biomekanik. Och Lunds Tekniska Högskola ska starta en ny efterlängtad civilingenjörsutbildning i Medicin och teknik, där biomekanik kommer att ingå.

Hanna Isaksson har för egen del kvar kontakten och samarbetet med gruppen hon ingick i vid Östra Finlands Universitet i Kuopio där hon var post.doc forskare i tre år. Sedan mars i år är hon dock knuten till hållfasthetslära vid LTH på 90 % och ortopediska avdelningen vid LU på 10 %. Syftet är att gå vidare främst med två stora projekt.

I juni annonserade avdelningen för hållfasthetslära vid LU efter en doktorand för ett av de här projekten: Funktionell bildanalys av ben för bättre diagnostisering av osteoporos.

För den oinvigde kan det verka långt mellan hållfasthet och medicinsk forskning. Men sambandet stavas biomekanik. Annonsen berättar också att 40 procent av alla kvinnor över 50 år kommer att råka ut för någon form av benbrott till följd av osteoporos, benskörhet på grund av låg bentäthet, en siffra som förväntas vara i stigande.

Förutsäga frakturer med nya metoder

Idag diagnostiseras benskörhet främst genom etablerade mätmetoder av skelettets bentäthet vilka inte är tillräckligt bra för att kunna förutsäga vem som kommer att drabbas av höftfraktur. Kan det sistnämnda förhållandet ändras är mycket vunnet för såväl den enskilde som för samhället.

– Vi kommer att arbeta med att av tvådimensionella bilder på höftben skapa tredimensionella bilder; modeller som ska kunna beskriva både den yttre geometrin och den interna strukturen och tätheten i benet. Med hjälp av mekanisk modellering baserad på dessa modeller hoppas vi bättre kunna förutsäga frakturrisken, säger Hanna Isaksson.

Förutom samarbetet med forskargruppen i Finland medverkar även Erasmus Medical Center i Rotterdam, Nederländerna.

– Vi har kommit så långt i det här projektet att det är dags för utvärdering av bildanalysen. Vi behöver till det senare en doktorand som ska titta på hur väl mekanisk 3D-modellering kan förutsäga benstyrka.

– Genom åren har patienter på ortopediska kliniken i Malmö fått sina benbrott dokumenterade i flera större kohort-studier: Genom samarbete med Malmö hoppas vi kunna titta på bilder från dessa patienter och se om vår nya metod hade kunnat förutsäga benbrotten.

Benkristaller i nybildat ben

Det andra projektet handlar om att utveckla metoder för att mäta benkvalitet i nybildat ben under frakturläkning. Här sker samarbetet främst med Dr Magnus Tägil på ortopeden i Lund. Traditionellt så utvärderas vävnaden som bildas främst histologiskt, men i det nya projektet ska även sammansättning och struktur på benet som bildas mätas ner på benkristallnivå. Projektet, som delvis finansieras av EUs och Vinnovas karriärutvecklingsprogram, sker i samarbete med Finland. Och här behövs det en doktorand till, en tjänst som kommer att lysas ut i sommar i Lund.

– Vi utvärderar nya aspekter av vad som händer under frakturläkning. Metoderna som kommer att användas har funnits tidigare, men inte tillämpningen att kvalitativt mäta det nybildade benet. Vi kommer att använda oss av de unika möjligheter som finns i Lund genom MAX-lab.

Samarbete med Max-lab

MAX-lab är ett nationellt laboratorium som stödjer tre väldefinierade forskningsområden: Acceleratorfysik, forskning baserad på användandet av synkrotronstrålning och kärnfysik som använder energirika elektroner. Tiden vid anläggningen delas mellan grupper som arbetar inom dessa tre områden.

Hanna Isakssons grupp har nu fått tid till laboratoriet för att bland annat med hjälp av infraröd spektroskopi mäta sammansättning av det nybildade benet: den organiska vävnaden, kollagenet, samt de oorganiska komponenterna fosfater och karbonater. Syftet är att studera hur dessa komponenter relaterar till hur mycket belastning som benet tål vid olika nybildningsstadier; alltså benets hållfasthet.

– Vi vill i det här projektet ta reda på mer om på vilket sätt olika behandlingar av benbrott förändrar benets sammansättning och hur de nybildade benkristallerna skiljer sig åt. Vi använder oss för ändamålet av olika sorters benproteiner i djurförsök.

Hitta bättre behandlingsmetoder för svårläkta frakturer

-Vi kommer även att syssla med mekanisk prövning av benet, så kallad Nanoindentation, för att studera frakturläkning och samband mellan sammansättning, struktur och mekaniska egenskaper i benet.

– Syftet är att utveckla metoder för att bättre bestämma benkvalitet och få vetskap om nya behandlingars framtida möjligheter när det gäller kvaliteten på det nybildade benet under frakturläkning.

Frakturläkning är en process som innehåller komplicerade samband mellan mekaniska och biologiska mekanismer. Omkring fem till tio procent av alla benbrott i dag resulterar i försenad eller utebliven läkning. Äldre patienter med benskörhet har särskilt hög komplikationsgrad på grund av rubbad balans mellan nybildning och nerbrytning av ben.

– Det behövs bättre behandlingsmetoder för svårläkta benfrakturer, vilket vi hoppas vårt projekt ska leda till i framtiden även om det nu framförallt är ett experimentellt projekt, avslutar Hanna Isaksson.