Revolusjon på operasjonssalen: Smarte hofteproteser for bedre tilheling!

Revolusjon på operasjonssalen: Smarte hofteproteser for bedre tilheling!

Integreringen av kunstig intelligens (AI) i medisin blir stadig viktigere, spesielt for å forbedre hofteendoproteser. Høyt Universitetet i Rostock Rundt 274 000 hofteendoproteseimplantasjoner fant sted i Tyskland i 2023. Disse operasjonene forbedrer pasientenes livskvalitet betydelig, men det er en risiko for at implantatene løsner og krever revisjoner.

Fokuset for forskningen er Collaborative Research Center (SFB) 1270 “Electrically Active ImlaNtatE – ELAINE” ved Universitetet i Rostock. Her jobber forskere fra ulike disipliner som fysikk, biologi, materialvitenskap, elektroteknikk og medisin for å forbedre stabiliteten til hofteendoproteser. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors og teamet hans bruker kunstig intelligens for å undersøke den tidlige løsningen av implantatene. For å måle vibrasjoner som indikerer mulig løsning, monteres en perle inne i protesen.

Den tekniske utfordringen

For å lære AI hvilken vibrasjon som er normal og som indikerer at den løsner, kreves det rundt 100 000 datasett. Utfordringen er å representere det som "høres annerledes ut" i en algoritme. Den opprinnelige planen var å bruke en ekstern akselerasjonssensor, men på grunn av interferensen forårsaket av kroppsvektsvingninger, tar forskerne nå tilnærmingen med å integrere sensorer direkte i endoprotesen.

Et annet innovativt aspekt ved prosjektet er bruken av elektrisk impedanstomografi for å grafisk vise endringer i elektrisk impedans i vev. Denne metoden kan gi informasjon om tilstanden til implantatet og omkringliggende vev. SFB ELAINE, som ble grunnlagt i 2017 og for tiden er inne i sin andre finansieringsperiode, har samlet over 80 forskere som jobber med elektrisk aktive implantater for regenerering av bein- og bruskvev.

Innovasjoner innen implantatteknologi

SFB er også dedikert til dyp hjernestimulering for behandling av Parkinsons og dystoni, samt utvikling av selvforsynte og elektrisk aktive implantater. Høyt Helsetjenester i Europa Det er nødvendig at implantatdesign modifiseres for å inkludere piezokeramikk uten at det går på bekostning av mekanisk stabilitet. Denne utviklingen kan forbedre livskvaliteten betydelig for pasienter i alle aldre.

Forskerne på Rostock-teamet bruker også energihøstingsteknologi for å generere elektrisk energi i hofteprotesen. Denne energien kan fungere som en sensor for å overvåke beinkvaliteten og mulig løsning av implantatet. Et planlagt diagnostisk system skal registrere pasientens aktivitetsnivå; høyere aktivitet fører til mer elektrisk spenning, noe som kan gi ytterligere innsikt i rehabiliteringsøvelser og belastning av implantatet.

Daniel Klüß, en av prosjektets eksperter, fremhevet risikoen for forhåndsbestemte bruddpunkter i hofteimplantater. Han planlegger å bruke elektrisk energi spesielt for å stimulere beinvekst, spesielt for pasienter som allerede har hatt flere hofteoperasjoner. SFBs finansiering fra den tyske forskningsstiftelsen (DFG) beløper seg til rundt 24,1 millioner euro, og den tredje finansieringsperioden er planlagt å starte i 2026.

Det tverrfaglige samarbeidet og bruken av topp moderne teknologi viser at forskning på intelligente hofteledd er på en lovende vei og kan revolusjonere fremtidige behandlinger.