Vallankumous leikkaussalissa: Älykkäät lonkkaproteesit parempaan paranemiseen!

Vallankumous leikkaussalissa: Älykkäät lonkkaproteesit parempaan paranemiseen!

Tekoälyn (AI) integroinnista lääketieteeseen on tulossa yhä tärkeämpää, erityisesti lonkan endoproteesien parantamisessa. äänekäs Rostockin yliopisto Saksassa tehtiin vuonna 2023 noin 274 000 lonkan endoproteesi implantaatiota. Nämä leikkaukset parantavat merkittävästi potilaiden elämänlaatua, mutta on olemassa riski, että implantit löystyvät ja vaativat korjauksia.

Tutkimuksen painopiste on Rostockin yliopiston Collaborative Research Center (SFB) 1270 ”Sähköaktiivinen implantaatti – ELAINE”. Täällä eri alojen, kuten fysiikan, biologian, materiaalitieteen, sähkötekniikan ja lääketieteen tutkijat työskentelevät yhdessä parantaakseen lonkan endoproteesien vakautta. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors ja hänen tiiminsä käyttävät tekoälyä tutkiakseen implanttien varhaista irtoamista. Mahdollista löystymistä osoittavien tärinöiden mittaamiseksi proteesin sisään asennetaan helmi.

Tekninen haaste

Tekoälyn opettaminen, mikä värinä on normaalia ja mikä osoittaa löystymistä, vaatii noin 100 000 tietojoukkoa. Haasteena on esittää se, mikä "kuulostaa erilaiselta" algoritmissa. Alkuperäinen suunnitelma oli käyttää ulkoista kiihtyvyysanturia, mutta ruumiinpainon vaihteluiden aiheuttamien häiriöiden vuoksi tutkijat ovat nyt omaksuneet sen, että anturit integroidaan suoraan endoproteesiin.

Toinen hankkeen innovatiivinen näkökohta on sähköimpedanssitomografian käyttö kudosten sähköimpedanssin muutosten graafisessa esittämisessä. Tämä menetelmä voi antaa tietoa implantin ja ympäröivien kudosten tilasta. SFB ELAINE, joka perustettiin vuonna 2017 ja on parhaillaan toisella rahoituskaudellaan, on koonnut yhteen yli 80 tutkijaa, jotka työskentelevät sähköisesti aktiivisten implanttien parissa luu- ja rustokudoksen uudistamiseksi.

Innovaatioita implanttiteknologiassa

SFB on myös omistettu syväaivojen stimulaatioon Parkinsonin ja dystonian hoitoon sekä omavaraisten ja sähköisesti aktiivisten implanttien kehittämiseen. äänekäs Terveydenhuolto Euroopassa On välttämätöntä, että implanttien rakenteita muutetaan niin, että ne sisältävät pietsokeramiikkaa vaarantamatta mekaanista vakautta. Tämä kehitys voisi parantaa merkittävästi kaikenikäisten potilaiden elämänlaatua.

Rostock-tiimin tutkijat käyttävät myös energiankeruutekniikkaa sähköenergian tuottamiseksi lonkkaproteesissa. Tämä energia voisi toimia anturina, joka valvoo luun laatua ja mahdollista implantin löystymistä. Suunnitellun diagnostisen järjestelmän tulee tallentaa potilaan aktiivisuustaso; korkeampi aktiivisuus johtaa suurempaan sähköjännitteeseen, mikä voi tarjota lisätietoa kuntoutusharjoituksista ja implantin kuormituksesta.

Daniel Klüß, yksi projektin asiantuntijoista, korosti ennalta määrättyjen murtumiskohtien riskejä lonkkaimplantteissa. Hän aikoo käyttää sähköenergiaa erityisesti luun kasvun stimuloimiseen, erityisesti potilaille, joille on jo tehty useita lonkkaleikkauksia. SFB:n rahoitus Saksan tutkimussäätiöltä (DFG) on noin 24,1 miljoonaa euroa, ja kolmannen rahoituskauden on määrä alkaa vuonna 2026.

Tieteidenvälinen yhteistyö ja huipputeknologian käyttö osoittavat, että älykkäiden lonkkanivelten tutkimus on lupaavalla tiellä ja voi mullistaa tulevaisuuden hoidot.