Revolucija u operacijskoj sali: Pametne proteze kuka za bolje cijeljenje!

Revolucija u operacijskoj sali: Pametne proteze kuka za bolje cijeljenje!

Integracija umjetne inteligencije (AI) u medicini postaje sve važnija, posebice u poboljšanju endoproteza kuka. Glasno Sveučilište u Rostocku Oko 274.000 implantacija endoproteza kuka obavljeno je u Njemačkoj 2023. Ove operacije značajno poboljšavaju kvalitetu života pacijenata, ali postoji rizik da se implantati olabave, što zahtijeva revizije.

Fokus istraživanja je Collaborative Research Center (SFB) 1270 “Electrically Active ImplaNtatE – ELAINE” na Sveučilištu u Rostocku. Ovdje istraživači iz različitih disciplina kao što su fizika, biologija, znanost o materijalima, elektrotehnika i medicina rade zajedno na poboljšanju stabilnosti endoproteza kuka. Prof. dr.-ing. Sascha Spors i njegov tim koriste AI kako bi ispitali rano labavljenje implantata. Za mjerenje vibracija koje ukazuju na moguće labavljenje, unutar proteze se ugrađuje perla.

Tehnički izazov

Za poučavanje umjetne inteligencije koja je vibracija normalna, a koja ukazuje na labavljenje, potrebno je oko 100 000 skupova podataka. Izazov je predstaviti ono što "zvuči drugačije" u algoritmu. Izvorni plan bio je koristiti vanjski senzor ubrzanja, ali zbog smetnji uzrokovanih fluktuacijama tjelesne težine, istraživači sada pristupaju integraciji senzora izravno u endoprotezu.

Drugi inovativni aspekt projekta je korištenje električne impedancijske tomografije za grafički prikaz promjena električne impedancije u tkivima. Ova metoda može dati informacije o stanju implantata i okolnih tkiva. SFB ELAINE, koji je osnovan 2017. godine i trenutno je u drugom razdoblju financiranja, okupio je više od 80 znanstvenika koji rade na električno aktivnim implantatima za regeneraciju koštanog i hrskavičnog tkiva.

Inovacije u tehnologiji implantata

SFB je također posvećen dubokoj stimulaciji mozga za liječenje Parkinsonove bolesti i distonije kao i razvoju samodostatnih i električno aktivnih implantata. Glasno Zdravstvo u Europi Neophodno je da se dizajn implantata modificira kako bi uključio piezo keramiku bez ugrožavanja mehaničke stabilnosti. Ovaj bi razvoj mogao značajno poboljšati kvalitetu života pacijenata svih dobnih skupina.

Istraživači iz tima iz Rostocka također koriste tehnologiju sakupljanja energije za generiranje električne energije u protezi kuka. Ta bi energija mogla djelovati kao senzor za praćenje kvalitete kosti i mogućeg labavljenja implantata. Planirani dijagnostički sustav trebao bi bilježiti razinu aktivnosti pacijenta; veća aktivnost dovodi do većeg električnog napona, što može pružiti dodatne uvide u rehabilitacijske vježbe i opterećenje implantata.

Daniel Klüß, jedan od stručnjaka projekta, istaknuo je rizike unaprijed određenih točaka loma u implantatima kuka. Planira koristiti električnu energiju posebno za poticanje rasta kostiju, posebno za pacijente koji su već imali višestruke operacije kuka. Financiranje SFB-a od Njemačke istraživačke zaklade (DFG) iznosi oko 24,1 milijun eura, a treće razdoblje financiranja trebalo bi započeti 2026. godine.

Interdisciplinarna suradnja i korištenje najsuvremenije tehnologije pokazuju da je istraživanje inteligentnih zglobova kuka na putu koji obećava i da bi moglo revolucionarizirati buduće tretmane.