Revolution på operationsstuen: Smarte hofteproteser for bedre heling!

Revolution på operationsstuen: Smarte hofteproteser for bedre heling!

Integrationen af ​​kunstig intelligens (AI) i medicin bliver stadig vigtigere, især til forbedring af hofte-endoproteser. Højt Universitetet i Rostock Omkring 274.000 hofte-endoproteseimplantationer fandt sted i Tyskland i 2023. Disse operationer forbedrer patienternes livskvalitet markant, men der er risiko for, at implantaterne løsner sig og kræver revisioner.

Fokus for forskningen er Collaborative Research Center (SFB) 1270 "Electrically Active ImlaNtatE – ELAINE" ved University of Rostock. Her arbejder forskere fra forskellige discipliner som fysik, biologi, materialevidenskab, elektroteknik og medicin sammen om at forbedre stabiliteten af ​​hofteendoproteser. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors og hans team bruger kunstig intelligens til at undersøge den tidlige løsning af implantaterne. For at måle vibrationer, der indikerer mulig løsning, monteres en perle inde i protesen.

Den tekniske udfordring

For at lære AI'en, hvilken vibration der er normal, og som indikerer løsning, kræves der omkring 100.000 datasæt. Udfordringen er at repræsentere det, der "lyder anderledes" i en algoritme. Den oprindelige plan var at bruge en ekstern accelerationssensor, men på grund af interferensen forårsaget af kropsvægtsudsving, tager forskerne nu tilgang til at integrere sensorer direkte i endoprotesen.

Et andet innovativt aspekt af projektet er brugen af ​​elektrisk impedanstomografi til grafisk at vise ændringer i elektrisk impedans i væv. Denne metode kan give information om tilstanden af ​​implantatet og omgivende væv. SFB ELAINE, som blev grundlagt i 2017 og i øjeblikket er i sin anden finansieringsperiode, har samlet over 80 forskere, som arbejder på elektrisk aktive implantater til regenerering af knogle- og bruskvæv.

Innovationer inden for implantatteknologi

SFB er også dedikeret til dyb hjernestimulering til behandling af Parkinsons og dystoni samt udvikling af selvforsynende og elektrisk aktive implantater. Højt Sundhedspleje i Europa Det er nødvendigt, at implantatdesignerne modificeres til at inkorporere piezo-keramik uden at gå på kompromis med den mekaniske stabilitet. Denne udvikling kan forbedre livskvaliteten væsentligt for patienter i alle aldre.

Forskerne på Rostock-holdet bruger også energihøstteknologi til at generere elektrisk energi i hofteprotesen. Denne energi kan fungere som en sensor til at overvåge knoglekvaliteten og eventuel løsning af implantatet. Et planlagt diagnostisk system bør registrere patientens aktivitetsniveau; højere aktivitet fører til mere elektrisk spænding, hvilket kan give yderligere indsigt i rehabiliteringsøvelser og belastning af implantatet.

Daniel Klüß, en af ​​projektets eksperter, fremhævede risikoen for forudbestemte knækpunkter i hofteimplantater. Han planlægger at bruge elektrisk energi specifikt til at stimulere knoglevækst, især for patienter, der allerede har haft flere hofteoperationer. SFB's finansiering fra den tyske forskningsfond (DFG) beløber sig til omkring 24,1 millioner euro, og den tredje finansieringsperiode er planlagt til at begynde i 2026.

Tværfagligt samarbejde og brugen af ​​banebrydende teknologi viser, at forskning i smarte hofteled er på en lovende vej og kan revolutionere fremtidige behandlinger.