Революция в операционната: Интелигентни тазобедрени протези за по-добро заздравяване!

Революция в операционната: Интелигентни тазобедрени протези за по-добро заздравяване!

Интегрирането на изкуствения интелект (AI) в медицината става все по-важно, особено при подобряването на ендопротезите на тазобедрената става. Силно Университет на Рощок През 2023 г. в Германия са извършени около 274 000 имплантации на тазобедрени ендопротези. Тези операции значително подобряват качеството на живот на пациентите, но съществува риск имплантите да се разхлабят, което да изисква ревизии.

Фокусът на изследването е Collaborative Research Center (SFB) 1270 “Electrically Active ImplaNtatE – ELAINE” към Университета на Рощок. Тук изследователи от различни дисциплини като физика, биология, материалознание, електротехника и медицина работят заедно, за да подобрят стабилността на тазобедрените ендопротези. проф. д-р инж. Саша Спорс и неговият екип използват AI, за да изследват ранното разхлабване на имплантите. За измерване на вибрации, които показват възможно разхлабване, вътре в протезата се монтира перла.

Техническото предизвикателство

За да научи AI коя вибрация е нормална и коя показва разхлабване, са необходими около 100 000 набора от данни. Предизвикателството е да се представи това, което „звучи различно“ в алгоритъм. Първоначалният план беше да се използва външен сензор за ускорение, но поради смущенията, причинени от колебанията на телесното тегло, сега изследователите възприемат подхода за интегриране на сензори директно в ендопротезата.

Друг иновативен аспект на проекта е използването на електроимпедансна томография за графично показване на промените в електрическия импеданс в тъканите. Този метод може да предостави информация за състоянието на импланта и околните тъкани. SFB ELAINE, който беше основан през 2017 г. и в момента е във втория си период на финансиране, събра над 80 учени, които работят върху електрически активни импланти за регенериране на костна и хрущялна тъкан.

Иновации в имплантната технология

SFB също е посветен на дълбока мозъчна стимулация за лечение на болестта на Паркинсон и дистония, както и на разработването на самодостатъчни и електрически активни импланти. Силно Здравеопазване в Европа Необходимо е дизайнът на имплантите да бъде модифициран, за да включва пиезокерамика, без да се компрометира механичната стабилност. Това развитие може значително да подобри качеството на живот на пациенти от всички възрасти.

Изследователите от екипа на Росток също използват технология за събиране на енергия, за да генерират електрическа енергия в тазобедрената протеза. Тази енергия може да действа като сензор за наблюдение на качеството на костта и възможното разхлабване на импланта. Планираната диагностична система трябва да записва нивото на активност на пациента; по-високата активност води до повече електрическо напрежение, което може да осигури допълнителна представа за рехабилитационните упражнения и натоварването на импланта.

Даниел Клюс, един от експертите по проекта, подчерта рисковете от предварително определени точки на счупване на тазобедрените импланти. Той планира да използва електрическа енергия специално за стимулиране на растежа на костите, особено за пациенти, които вече са имали множество операции на тазобедрената става. Финансирането на SFB от Германската изследователска фондация (DFG) възлиза на около 24,1 милиона евро, а третият период на финансиране е планиран да започне през 2026 г.

Интердисциплинарното сътрудничество и използването на най-съвременна технология показват, че изследването на интелигентните тазобедрени стави е на обещаващ път и може да революционизира бъдещите лечения.