Revolution i operationssalen: Smarta höftproteser för bättre läkning!

Revolution i operationssalen: Smarta höftproteser för bättre läkning!

Integreringen av artificiell intelligens (AI) i medicin blir allt viktigare, särskilt för att förbättra höftendoproteser. Högt Universitetet i Rostock Omkring 274 000 höft-endoprotesimplantationer ägde rum i Tyskland 2023. Dessa operationer förbättrar patienternas livskvalitet avsevärt, men det finns en risk för att implantaten lossnar och kräver revisioner.

Fokus för forskningen är Collaborative Research Center (SFB) 1270 "Electrically Active ImlaNtatE – ELAINE" vid universitetet i Rostock. Här samarbetar forskare från olika discipliner som fysik, biologi, materialvetenskap, elektroteknik och medicin för att förbättra stabiliteten i höftendoproteser. Prof. Dr.-Ing. Sascha Spors och hans team använder AI för att undersöka den tidiga lossningen av implantaten. För att mäta vibrationer som indikerar möjlig lossning installeras en pärla inuti protesen.

Den tekniska utmaningen

För att lära AI:n vilken vibration som är normal och som indikerar lossning krävs cirka 100 000 datamängder. Utmaningen är att representera det som "låter annorlunda" i en algoritm. Den ursprungliga planen var att använda en extern accelerationssensor, men på grund av störningar orsakade av kroppsviktsfluktuationer tar forskarna nu tillvägagångssättet att integrera sensorer direkt i endoprotesen.

En annan innovativ aspekt av projektet är användningen av elektrisk impedanstomografi för att grafiskt visa förändringar i elektrisk impedans i vävnader. Denna metod kan ge information om tillståndet hos implantatet och omgivande vävnader. SFB ELAINE, som grundades 2017 och för närvarande befinner sig i sin andra finansieringsperiod, har samlat över 80 forskare som arbetar med elektriskt aktiva implantat för regenerering av ben- och broskvävnad.

Innovationer inom implantatteknik

SFB är också dedikerat till djup hjärnstimulering för behandling av Parkinsons och dystoni samt utveckling av självförsörjande och elektriskt aktiva implantat. Högt Sjukvård i Europa Det är nödvändigt att implantatdesignerna modifieras för att inkludera piezokeramik utan att kompromissa med mekanisk stabilitet. Denna utveckling kan avsevärt förbättra livskvaliteten för patienter i alla åldrar.

Forskarna i Rostock-teamet använder också energiskördsteknik för att generera elektrisk energi i höftprotesen. Denna energi kan fungera som en sensor för att övervaka benkvaliteten och eventuell lossning av implantatet. Ett planerat diagnostiskt system bör registrera patientens aktivitetsnivå; högre aktivitet leder till mer elektrisk spänning, vilket kan ge ytterligare insikter om rehabiliteringsövningar och laddning av implantatet.

Daniel Klüß, en av projektets experter, lyfte fram riskerna med förutbestämda brottpunkter i höftimplantat. Han planerar att använda elektrisk energi specifikt för att stimulera bentillväxt, särskilt för patienter som redan har genomgått flera höftoperationer. SFB:s finansiering från den tyska forskningsstiftelsen (DFG) uppgår till cirka 24,1 miljoner euro och den tredje finansieringsperioden är planerad att börja 2026.

Det tvärvetenskapliga samarbetet och användningen av den senaste tekniken visar att forskning om intelligenta höftleder är på en lovande väg och kan revolutionera framtida behandlingar.