Revolutsioon operatsioonisaalis: nutikad puusaproteesid paremaks paranemiseks!

Revolutsioon operatsioonisaalis: nutikad puusaproteesid paremaks paranemiseks!

Tehisintellekti (AI) integreerimine meditsiinis muutub üha olulisemaks, eriti puusaliigese endoproteeside täiustamisel. Valju Rostocki ülikool Saksamaal toimus 2023. aastal ligikaudu 274 000 puusaliigese endoproteesi implanteerimist. Need operatsioonid parandavad oluliselt patsientide elukvaliteeti, kuid on oht, et implantaadid lähevad lahti, mistõttu on vaja ülevaatamist.

Uurimistöö fookuses on Rostocki Ülikoolis asuv koostööuuringute keskus (SFB) 1270 “Elektriaktiivimplantaat – ELAINE”. Siin teevad erinevate teadusharude, näiteks füüsika, bioloogia, materjaliteaduse, elektrotehnika ja meditsiini teadlased koostööd, et parandada puusaliigese endoproteeside stabiilsust. Prof Dr.-Ing. Sascha Spors ja tema meeskond kasutavad tehisintellekti, et uurida implantaatide varajast lahtitulekut. Võimalikule lõdvenemisele viitava vibratsiooni mõõtmiseks paigaldatakse proteesi sisse rant.

Tehniline väljakutse

Tehisintellektile õpetamiseks, milline vibratsioon on normaalne ja mis viitab lõdvenemisele, on vaja umbes 100 000 andmekogumit. Väljakutse on esitada algoritmis seda, mis "kõlab teisiti". Algne plaan oli kasutada välist kiirendusandurit, kuid kehakaalu kõikumisest tingitud häirete tõttu on teadlased nüüd võtnud lähenemisviisi andurite integreerimisele otse endoproteesi.

Projekti teine ​​uuenduslik aspekt on elektrilise impedantstomograafia kasutamine kudede elektrilise impedantsi muutuste graafiliseks kuvamiseks. See meetod võib anda teavet implantaadi ja ümbritsevate kudede seisundi kohta. SFB ELAINE, mis asutati 2017. aastal ja praegu on käimas teine ​​rahastamisperiood, on koondanud üle 80 teadlase, kes tegelevad luu- ja kõhrekoe regenereerimiseks mõeldud elektriliselt aktiivsete implantaatide kallal.

Uuendused implantaaditehnoloogias

SFB on pühendatud ka sügavale ajustimulatsioonile Parkinsoni tõve ja düstoonia raviks ning isemajandavate ja elektriliselt aktiivsete implantaatide väljatöötamisele. Valju Tervishoid Euroopas Implantaatide konstruktsioone tuleb muuta nii, et see hõlmaks piesokeraamikat, ilma et see kahjustaks mehaanilist stabiilsust. See areng võib oluliselt parandada igas vanuses patsientide elukvaliteeti.

Rostocki meeskonna teadlased kasutavad puusaproteesis elektrienergia tootmiseks ka energia kogumise tehnoloogiat. See energia võib toimida andurina luu kvaliteedi ja implantaadi võimaliku lõdvenemise jälgimiseks. Planeeritud diagnostikasüsteem peaks registreerima patsiendi aktiivsuse taseme; suurem aktiivsus toob kaasa suurema elektripinge, mis võib anda täiendavat teavet taastusravi harjutuste ja implantaadi laadimise kohta.

Daniel Klüß, üks projekti eksperte, tõi esile puusaimplantaatide ettemääratud murdepunktide riskid. Ta kavatseb kasutada elektrienergiat spetsiaalselt luude kasvu stimuleerimiseks, eriti patsientidel, kellel on juba mitu puusaoperatsiooni. SFB rahastus Saksa Teadusfondist (DFG) ulatub ligikaudu 24,1 miljoni euroni ning kolmas rahastamisperiood peaks algama 2026. aastal.

Interdistsiplinaarne koostöö ja tipptehnoloogia kasutamine näitavad, et intelligentsete puusaliigeste uurimine on paljulubaval teel ja võib tulevikus ravida revolutsiooniliselt.