ثورة في غرفة العمليات: الأطراف الاصطناعية الذكية للورك من أجل شفاء أفضل!

ثورة في غرفة العمليات: الأطراف الاصطناعية الذكية للورك من أجل شفاء أفضل!

أصبح دمج الذكاء الاصطناعي (AI) في الطب ذا أهمية متزايدة، وخاصة في تحسين المفاصل الاصطناعية للورك. عالي جامعة روستوك تم إجراء حوالي 274000 عملية زراعة مفصل الورك في ألمانيا في عام 2023. تعمل هذه العمليات الجراحية على تحسين نوعية حياة المرضى بشكل كبير، ولكن هناك خطر أن تصبح الغرسات فضفاضة، مما يتطلب مراجعات.

يركز البحث على مركز الأبحاث التعاونية (SFB) 1270 "ImplaNtatE النشط كهربائيًا - ELAINE" في جامعة روستوك. هنا، يعمل الباحثون من مختلف التخصصات مثل الفيزياء والأحياء وعلوم المواد والهندسة الكهربائية والطب معًا لتحسين استقرار الأطراف الاصطناعية للورك. البروفيسور الدكتور-إنج. يستخدم ساشا سبورتس وفريقه الذكاء الاصطناعي لفحص الارتخاء المبكر للزرعات. لقياس الاهتزازات التي تشير إلى احتمال الارتخاء، يتم تثبيت خرزة داخل الطرف الاصطناعي.

التحدي الفني

لتعليم الذكاء الاصطناعي ما هو الاهتزاز الطبيعي وما الذي يشير إلى الارتخاء يتطلب حوالي 100000 مجموعة بيانات. ويكمن التحدي في تمثيل ما "يبدو مختلفًا" في الخوارزمية. كانت الخطة الأصلية هي استخدام مستشعر تسارع خارجي، ولكن بسبب التداخل الناجم عن تقلبات وزن الجسم، يتبع الباحثون الآن نهج دمج أجهزة الاستشعار مباشرة في الطرف الاصطناعي.

جانب مبتكر آخر للمشروع هو استخدام التصوير المقطعي للمقاومة الكهربائية لعرض التغيرات في المعاوقة الكهربائية في الأنسجة بيانياً. يمكن أن توفر هذه الطريقة معلومات حول حالة الزرعة والأنسجة المحيطة بها. جمع SFB ELAINE، الذي تأسس في عام 2017 وهو حاليًا في فترة تمويله الثانية، أكثر من 80 عالمًا يعملون على عمليات زرع نشطة كهربائيًا لتجديد أنسجة العظام والغضاريف.

الابتكارات في تكنولوجيا الزرع

إن SFB مخصص أيضًا للتحفيز العميق للدماغ لعلاج مرض باركنسون وخلل التوتر العضلي بالإضافة إلى تطوير غرسات مكتفية ذاتيًا ونشطة كهربائيًا. عالي الرعاية الصحية في أوروبا من الضروري تعديل تصميمات الغرسة لتشمل السيراميك الضغطي دون المساس بالاستقرار الميكانيكي. هذا التطور يمكن أن يحسن بشكل كبير نوعية الحياة للمرضى من جميع الأعمار.

يستخدم الباحثون في فريق روستوك أيضًا تقنية حصاد الطاقة لتوليد الطاقة الكهربائية في الطرف الاصطناعي للورك. يمكن أن تعمل هذه الطاقة كجهاز استشعار لمراقبة جودة العظام واحتمال ارتخاء الزرعة. يجب أن يسجل نظام التشخيص المخطط مستوى نشاط المريض؛ يؤدي النشاط الأعلى إلى المزيد من الجهد الكهربائي، والذي يمكن أن يوفر رؤى إضافية حول تمارين إعادة التأهيل وتحميل الغرسة.

وسلط دانييل كلوس، أحد خبراء المشروع، الضوء على مخاطر نقاط الكسر المحددة مسبقًا في غرسات الورك. ويخطط لاستخدام الطاقة الكهربائية خصيصًا لتحفيز نمو العظام، خاصة للمرضى الذين خضعوا بالفعل لعمليات جراحية متعددة في الورك. ويبلغ تمويل صندوق SFB من مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG) نحو 24.1 مليون يورو، ومن المقرر أن تبدأ فترة التمويل الثالثة في عام 2026.

يُظهر التعاون متعدد التخصصات واستخدام أحدث التقنيات أن البحث في مفاصل الورك الذكية يسير على طريق واعد ويمكن أن يحدث ثورة في العلاجات المستقبلية.