Επανάσταση στο χειρουργείο: Έξυπνες προθέσεις ισχίου για καλύτερη επούλωση!

Επανάσταση στο χειρουργείο: Έξυπνες προθέσεις ισχίου για καλύτερη επούλωση!

Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης (AI) στην ιατρική γίνεται όλο και πιο σημαντική, ειδικά στη βελτίωση των ενδοπροθέσεων ισχίου. Μεγαλόφωνος Πανεπιστήμιο του Ρόστοκ Περίπου 274.000 εμφυτεύματα ενδοπροσθετικής ισχίου πραγματοποιήθηκαν στη Γερμανία το 2023. Αυτές οι χειρουργικές επεμβάσεις βελτιώνουν σημαντικά την ποιότητα ζωής των ασθενών, αλλά υπάρχει κίνδυνος να χαλαρώσουν τα εμφυτεύματα και να απαιτηθούν αναθεωρήσεις.

Το επίκεντρο της έρευνας είναι το Συνεργατικό Ερευνητικό Κέντρο (SFB) 1270 «Electrically Active ImplaNtatE – ELAINE» στο Πανεπιστήμιο του Rostock. Εδώ, ερευνητές από διάφορους κλάδους όπως η φυσική, η βιολογία, η επιστήμη των υλικών, η ηλεκτρική μηχανική και η ιατρική συνεργάζονται για να βελτιώσουν τη σταθερότητα των ενδοπροθέσεων ισχίου. Καθ. Dr.-Ing. Ο Sascha Spors και η ομάδα του χρησιμοποιούν τεχνητή νοημοσύνη για να εξετάσουν την πρώιμη χαλάρωση των εμφυτευμάτων. Για τη μέτρηση των κραδασμών που υποδεικνύουν πιθανή χαλάρωση, τοποθετείται ένα σφαιρίδιο στο εσωτερικό της πρόσθεσης.

Η τεχνική πρόκληση

Για να διδαχθεί η τεχνητή νοημοσύνη ποια δόνηση είναι κανονική και η οποία υποδηλώνει χαλάρωση απαιτούνται περίπου 100.000 σύνολα δεδομένων. Η πρόκληση είναι να αναπαραστήσουμε αυτό που «ακούγεται διαφορετικό» σε έναν αλγόριθμο. Το αρχικό σχέδιο ήταν να χρησιμοποιηθεί ένας εξωτερικός αισθητήρας επιτάχυνσης, αλλά λόγω των παρεμβολών που προκαλούνται από τις διακυμάνσεις του σωματικού βάρους, οι ερευνητές υιοθετούν τώρα την προσέγγιση της ενσωμάτωσης αισθητήρων απευθείας στην ενδοπρόσθεση.

Μια άλλη καινοτόμος πτυχή του έργου είναι η χρήση τομογραφίας ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης για την γραφική απεικόνιση των αλλαγών στην ηλεκτρική σύνθετη αντίσταση στους ιστούς. Αυτή η μέθοδος μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του εμφυτεύματος και των γύρω ιστών. Η SFB ELAINE, η οποία ιδρύθηκε το 2017 και βρίσκεται αυτή τη στιγμή στη δεύτερη περίοδο χρηματοδότησής της, συγκέντρωσε πάνω από 80 επιστήμονες που εργάζονται σε ηλεκτρικά ενεργά εμφυτεύματα για την αναγέννηση του οστού και του χόνδρινου ιστού.

Καινοτομίες στην τεχνολογία εμφυτευμάτων

Το SFB είναι επίσης αφιερωμένο στη βαθιά διέγερση του εγκεφάλου για τη θεραπεία της νόσου του Πάρκινσον και της δυστονίας καθώς και για την ανάπτυξη αυτάρκων και ηλεκτρικά ενεργών εμφυτευμάτων. Μεγαλόφωνος Υγειονομική περίθαλψη στην Ευρώπη Είναι απαραίτητο τα σχέδια των εμφυτευμάτων να τροποποιηθούν ώστε να ενσωματώνουν πιεζοκεραμικά υλικά χωρίς να διακυβεύεται η μηχανική σταθερότητα. Αυτή η εξέλιξη θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα ζωής για ασθενείς όλων των ηλικιών.

Οι ερευνητές της ομάδας του Rostock χρησιμοποιούν επίσης τεχνολογία συλλογής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στην πρόσθεση ισχίου. Αυτή η ενέργεια θα μπορούσε να λειτουργήσει ως αισθητήρας για την παρακολούθηση της ποιότητας των οστών και πιθανής χαλάρωσης του εμφυτεύματος. Ένα προγραμματισμένο διαγνωστικό σύστημα θα πρέπει να καταγράφει το επίπεδο δραστηριότητας του ασθενούς. Η υψηλότερη δραστηριότητα οδηγεί σε περισσότερη ηλεκτρική τάση, η οποία μπορεί να προσφέρει πρόσθετες πληροφορίες για τις ασκήσεις αποκατάστασης και τη φόρτωση του εμφυτεύματος.

Ο Daniel Klüß, ένας από τους ειδικούς του έργου, τόνισε τους κινδύνους των προκαθορισμένων σημείων θραύσης στα εμφυτεύματα ισχίου. Σκοπεύει να χρησιμοποιήσει την ηλεκτρική ενέργεια ειδικά για να τονώσει την ανάπτυξη των οστών, ειδικά για ασθενείς που έχουν ήδη κάνει πολλαπλές χειρουργικές επεμβάσεις ισχίου. Η χρηματοδότηση του SFB από το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών (DFG) ανέρχεται σε περίπου 24,1 εκατομμύρια ευρώ και η τρίτη περίοδος χρηματοδότησης έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2026.

Η διεπιστημονική συνεργασία και η χρήση τεχνολογίας αιχμής δείχνουν ότι η έρευνα για τις έξυπνες αρθρώσεις του ισχίου βρίσκεται σε μια πολλά υποσχόμενη πορεία και θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στις μελλοντικές θεραπείες.