Rivoluzione in sala operatoria: protesi d'anca intelligenti per una migliore guarigione!

Rivoluzione in sala operatoria: protesi d'anca intelligenti per una migliore guarigione!

L’integrazione dell’intelligenza artificiale (AI) in medicina sta diventando sempre più importante, soprattutto nel miglioramento delle endoprotesi dell’anca. Forte Università di Rostock Nel 2023 in Germania sono stati effettuati circa 274.000 impianti di endoprotesi dell'anca. Questi interventi migliorano significativamente la qualità della vita dei pazienti, ma esiste il rischio che gli impianti si allentino e richiedano revisioni.

Il focus della ricerca è il Collaborative Research Center (SFB) 1270 “Electrically Active ImplaNtatE – ELAINE” presso l’Università di Rostock. Qui ricercatori di varie discipline come fisica, biologia, scienza dei materiali, ingegneria elettrica e medicina lavorano insieme per migliorare la stabilità delle endoprotesi dell'anca. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors e il suo team utilizzano l'intelligenza artificiale per esaminare l'allentamento precoce degli impianti. Per misurare le vibrazioni che indicano un possibile allentamento, all'interno della protesi viene installata una pallina.

La sfida tecnica

Per insegnare all’IA quale vibrazione è normale e quale indica un allentamento sono necessari circa 100.000 set di dati. La sfida è rappresentare ciò che “suona diverso” in un algoritmo. Il progetto originale prevedeva l'utilizzo di un sensore di accelerazione esterno, ma a causa delle interferenze causate dalle fluttuazioni del peso corporeo, i ricercatori stanno ora adottando l'approccio di integrare i sensori direttamente nell'endoprotesi.

Un altro aspetto innovativo del progetto è l'uso della tomografia ad impedenza elettrica per visualizzare graficamente i cambiamenti nell'impedenza elettrica nei tessuti. Questo metodo può fornire informazioni sulla condizione dell'impianto e dei tessuti circostanti. La SFB ELAINE, fondata nel 2017 e attualmente al suo secondo periodo di finanziamento, ha riunito oltre 80 scienziati che lavorano su impianti elettricamente attivi per la rigenerazione del tessuto osseo e cartilagineo.

Innovazioni nella tecnologia implantare

La SFB si dedica anche alla stimolazione cerebrale profonda per il trattamento del morbo di Parkinson e della distonia, nonché allo sviluppo di impianti autosufficienti ed elettricamente attivi. Forte La sanità in Europa È necessario che i design degli impianti vengano modificati per incorporare ceramiche piezoelettriche senza compromettere la stabilità meccanica. Questo sviluppo potrebbe migliorare significativamente la qualità della vita dei pazienti di tutte le età.

I ricercatori del team di Rostock utilizzano anche la tecnologia di raccolta dell'energia per generare energia elettrica nella protesi dell'anca. Questa energia potrebbe fungere da sensore per monitorare la qualità dell’osso e l’eventuale allentamento dell’impianto. Un sistema diagnostico pianificato dovrebbe registrare il livello di attività del paziente; un'attività più elevata porta a una tensione elettrica maggiore, che può fornire ulteriori informazioni sugli esercizi di riabilitazione e sul carico dell'impianto.

Daniel Klüß, uno degli esperti del progetto, ha evidenziato i rischi di punti di rottura predeterminati nelle protesi dell'anca. Ha intenzione di utilizzare l'energia elettrica specificamente per stimolare la crescita ossea, soprattutto per i pazienti che hanno già subito più interventi chirurgici all'anca. Il finanziamento della Fondazione tedesca per la ricerca (DFG) ammonta a circa 24,1 milioni di euro. L'inizio del terzo periodo di finanziamento è previsto per il 2026.

La collaborazione interdisciplinare e l’uso di tecnologie all’avanguardia dimostrano che la ricerca sulle articolazioni intelligenti dell’anca è su un percorso promettente e potrebbe rivoluzionare i trattamenti futuri.