Forradalom a műtőben: Okos csípőprotézisek a jobb gyógyulásért!

Forradalom a műtőben: Okos csípőprotézisek a jobb gyógyulásért!

A mesterséges intelligencia (AI) integrálása az orvostudományba egyre fontosabbá válik, különösen a csípő endoprotézisek fejlesztésében. Hangos Rostocki Egyetem Németországban 2023-ban mintegy 274 000 csípő endoprotézis beültetést hajtottak végre. Ezek a műtétek jelentősen javítják a betegek életminőségét, de fennáll annak a veszélye, hogy az implantátumok kilazulnak, ami felülvizsgálatot igényel.

A kutatás fókuszában a Rostocki Egyetemen működő Collaborative Research Center (SFB) 1270 „Elektromosan aktív implantátum – ELAINE” áll. Itt különböző tudományágak, például fizika, biológia, anyagtudomány, elektrotechnika és orvostudomány kutatói dolgoznak együtt a csípő endoprotézisek stabilitásának javításán. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors és csapata mesterséges intelligencia segítségével vizsgálja az implantátumok korai kilazulását. Az esetleges kilazulásra utaló rezgések mérésére a protézis belsejében egy gyöngyöt helyeznek el.

A technikai kihívás

Körülbelül 100 000 adatkészletre van szükség ahhoz, hogy megtanítsuk az MI-nek, hogy melyik vibráció normális, és melyik lazulást jelez. A kihívás az, hogy egy algoritmusban ábrázoljuk azt, ami „másképp hangzik”. Az eredeti terv egy külső gyorsulásérzékelő alkalmazása volt, de a testsúly-ingadozások okozta interferencia miatt a kutatók most azt a megközelítést alkalmazzák, hogy az érzékelőket közvetlenül az endoprotézisbe integrálják.

A projekt másik innovatív aspektusa az elektromos impedancia tomográfia alkalmazása a szövetek elektromos impedancia változásainak grafikus megjelenítésére. Ez a módszer információt nyújthat az implantátum és a környező szövetek állapotáról. Az SFB ELAINE, amelyet 2017-ben alapítottak, és jelenleg a második finanszírozási periódusban van, több mint 80 tudóst tömörített, akik elektromosan aktív implantátumokon dolgoznak a csont- és porcszövetek regenerálására.

Innovációk az implantációs technológiában

Az SFB emellett elkötelezett a Parkinson-kór és a dystonia kezelésére szolgáló mély agyi stimulációval, valamint önellátó és elektromosan aktív implantátumok kifejlesztésével. Hangos Egészségügy Európában Az implantátumok kialakítását úgy kell módosítani, hogy piezo kerámiát építsenek be a mechanikai stabilitás veszélyeztetése nélkül. Ez a fejlesztés jelentősen javíthatja a betegek életminőségét minden korosztály számára.

A rostocki csapat kutatói energiagyűjtési technológiát is alkalmaznak elektromos energia előállítására a csípőprotézisben. Ez az energia érzékelőként működhet a csont minőségének és az implantátum esetleges kilazulásának figyelésére. A tervezett diagnosztikai rendszernek rögzítenie kell a páciens aktivitási szintjét; a nagyobb aktivitás nagyobb elektromos feszültséghez vezet, ami további betekintést nyújthat a rehabilitációs gyakorlatokba és az implantátum terhelésébe.

Daniel Klüß, a projekt egyik szakértője kiemelte a csípőimplantátumok előre meghatározott törési pontjainak kockázatát. Azt tervezi, hogy az elektromos energiát kifejezetten a csontnövekedés serkentésére használja majd, különösen azoknál a betegeknél, akiknek már több csípőműtéten esett át. Az SFB finanszírozása a Német Kutatási Alapítványtól (DFG) körülbelül 24,1 millió eurót tesz ki, a harmadik finanszírozási időszak pedig a tervek szerint 2026-ban kezdődik.

Az interdiszciplináris együttműködés és a legmodernebb technológia alkalmazása azt mutatja, hogy az intelligens csípőízületek kutatása ígéretes úton halad, és forradalmasíthatja a jövőbeni kezeléseket.