Revoliucija operacinėje: išmanieji klubų protezai geresniam gijimui!

Revoliucija operacinėje: išmanieji klubų protezai geresniam gijimui!

Dirbtinio intelekto (DI) integracija medicinoje tampa vis svarbesnė, ypač tobulinant klubo endoprotezus. Garsiai Rostoko universitetas 2023 m. Vokietijoje buvo implantuota apie 274 000 klubo sąnario endoprotezų. Šios operacijos žymiai pagerina pacientų gyvenimo kokybę, tačiau kyla pavojus, kad implantai atsilaisvins, todėl juos reikės peržiūrėti.

Tyrimo centre – Rostoko universiteto Bendradarbiavimo tyrimų centras (SFB) 1270 „Elektriškai aktyvus implantas – ELAINE“. Čia įvairių disciplinų, tokių kaip fizika, biologija, medžiagų mokslas, elektrotechnika ir medicina, mokslininkai dirba kartu, kad pagerintų klubo endoprotezų stabilumą. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors ir jo komanda naudoja dirbtinį intelektą, kad ištirtų ankstyvą implantų atsipalaidavimą. Norint išmatuoti vibracijas, kurios rodo galimą atsipalaidavimą, protezo viduje įtaisytas karoliukas.

Techninis iššūkis

Norint išmokyti dirbtinį intelektą, kuri vibracija yra normali ir kuri rodo atsipalaidavimą, reikia maždaug 100 000 duomenų rinkinių. Iššūkis yra pateikti tai, kas „skamba kitaip“ algoritme. Pradinis planas buvo naudoti išorinį pagreičio jutiklį, tačiau dėl trukdžių, kuriuos sukelia kūno svorio svyravimai, dabar mokslininkai imasi požiūrio į jutiklių integravimą tiesiai į endoprotezą.

Kitas naujoviškas projekto aspektas – elektrinės varžos tomografijos panaudojimas grafiškai vaizduoti audinių elektrinės varžos pokyčius. Šis metodas gali suteikti informacijos apie implanto ir aplinkinių audinių būklę. SFB ELAINE, kuri buvo įkurta 2017 m. ir šiuo metu vyksta antrasis finansavimo laikotarpis, subūrė per 80 mokslininkų, kurie dirba su elektra aktyviais implantais, skirtais kaulinio ir kremzlinio audinio regeneracijai.

Implantų technologijos naujovės

SFB taip pat skirta giliai smegenų stimuliacijai Parkinsono ligai ir distonijai gydyti, taip pat savarankiškų ir elektra aktyvių implantų kūrimui. Garsiai Sveikatos priežiūra Europoje Būtina modifikuoti implantų konstrukcijas, kad būtų galima naudoti pjezo keramiką nepažeidžiant mechaninio stabilumo. Ši plėtra galėtų žymiai pagerinti visų amžiaus grupių pacientų gyvenimo kokybę.

Rostoko komandos mokslininkai taip pat naudoja energijos surinkimo technologiją, kad generuotų elektros energiją klubo protezuose. Ši energija gali veikti kaip jutiklis, stebintis kaulo kokybę ir galimą implanto atsipalaidavimą. Planinė diagnostinė sistema turėtų fiksuoti paciento aktyvumo lygį; didesnis aktyvumas lemia didesnę elektros įtampą, kuri gali suteikti papildomų įžvalgų apie reabilitacijos pratimus ir implanto apkrovimą.

Danielis Klüß, vienas iš projekto ekspertų, pabrėžė riziką dėl iš anksto nustatytų klubo implantų lūžio taškų. Jis planuoja naudoti elektros energiją specialiai kaulų augimui skatinti, ypač pacientams, kuriems jau buvo atliktos kelios klubo operacijos. SFB finansavimas iš Vokietijos tyrimų fondo (DFG) siekia apie 24,1 milijono eurų, o trečiasis finansavimo laikotarpis turėtų prasidėti 2026 m.

Tarpdisciplininis bendradarbiavimas ir naujausių technologijų naudojimas rodo, kad intelektualių klubo sąnarių tyrimai yra daug žadantys ir gali pakeisti būsimą gydymą.