Revoluce na operačním sále: Chytré kyčelní protézy pro lepší hojení!

Revoluce na operačním sále: Chytré kyčelní protézy pro lepší hojení!

Integrace umělé inteligence (AI) v medicíně je stále důležitější, zejména při zlepšování endoprotéz kyčle. Hlasitý Univerzita v Rostocku V roce 2023 se v Německu uskutečnilo kolem 274 000 implantací endoprotézy kyčelního kloubu. Tyto operace výrazně zlepšují kvalitu života pacientů, existuje však riziko uvolnění implantátů, které si vyžádají revize.

Těžištěm výzkumu je Collaborative Research Center (SFB) 1270 „Electrically Active ImplantatE – ELAINE“ na Univerzitě v Rostocku. Zde spolupracují výzkumníci z různých oborů, jako je fyzika, biologie, věda o materiálech, elektrotechnika a medicína, aby zlepšili stabilitu endoprotéz kyčle. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors a jeho tým pomocí AI prozkoumají brzké uvolnění implantátů. Pro měření vibrací, které indikují možné uvolnění, je uvnitř protézy instalována patka.

Technická výzva

Naučit AI, které vibrace jsou normální a které indikují uvolnění, vyžaduje přibližně 100 000 datových souborů. Úkolem je znázornit to, co „zní jinak“ v algoritmu. Původní plán byl použít externí senzor zrychlení, ale kvůli rušení způsobenému kolísáním tělesné hmotnosti nyní vědci přistupují k integraci senzorů přímo do endoprotézy.

Dalším inovativním aspektem projektu je využití elektrické impedanční tomografie ke grafickému zobrazení změn elektrické impedance v tkáních. Tato metoda může poskytnout informace o stavu implantátu a okolních tkání. SFB ELAINE, která byla založena v roce 2017 a v současné době je ve svém druhém finančním období, svedla dohromady více než 80 vědců, kteří pracují na elektricky aktivních implantátech pro regeneraci kostní a chrupavkové tkáně.

Inovace v technologii implantátů

SFB se také věnuje hluboké mozkové stimulaci pro léčbu Parkinsonovy choroby a dystonie a také vývoji soběstačných a elektricky aktivních implantátů. Hlasitý Zdravotnictví v Evropě Je nutné, aby konstrukce implantátů byla upravena tak, aby zahrnovala piezokeramiku, aniž by byla ohrožena mechanická stabilita. Tento vývoj by mohl výrazně zlepšit kvalitu života pacientů všech věkových kategorií.

Vědci z týmu Rostock také využívají technologii získávání energie k výrobě elektrické energie v protéze kyčle. Tato energie by mohla fungovat jako senzor pro sledování kvality kosti a možného uvolnění implantátu. Plánovaný diagnostický systém by měl zaznamenávat úroveň aktivity pacienta; vyšší aktivita vede k většímu elektrickému napětí, což může poskytnout další pohled na rehabilitační cvičení a zatížení implantátu.

Daniel Klüß, jeden z expertů projektu, upozornil na rizika předem určených bodů zlomu u kyčelních implantátů. Elektrickou energii plánuje využít speciálně ke stimulaci růstu kostí, zejména u pacientů, kteří již podstoupili několik operací kyčle. Financování SFB od Německé výzkumné nadace (DFG) činí přibližně 24,1 milionu eur a třetí období financování má začít v roce 2026.

Mezioborová spolupráce a využití nejmodernějších technologií ukazují, že výzkum inteligentních kyčelních kloubů je na slibné cestě a mohl by znamenat revoluci v budoucí léčbě.