Εμφύτευμα σπονδυλικής στήλης: Τροφοδοτείται μόνο του και στέλνει δεδομένα σε πραγματικό χρόνο!
Μια διεθνής ερευνητική ομάδα υπό την καθοδήγηση των Amir Alavi, Nitin Agarwal και D. Kojo Hamilton εξασφάλισε χρηματοδότηση ύψους 352.000 ευρώ από το National Institutes of Health (NIH) για την ανάπτυξη του πρώτου εμφυτεύματος σπονδυλικής στήλης που μπορεί να τροφοδοτείται αυτόνομα και να μεταδίδει δεδομένα ανάρρωσης σε πραγματικό χρόνο.
Το project, με την ονομασία Wireless Metamaterial Interbody Cage for Real-Time Assessment of Lumbar Spinal Fusion In Vivo, υπόσχεται να κάνει τις μετεγχειρητικές διαδικασίες ασφαλέστερες και λιγότερο επώδυνες, εξαλείφοντας την ανάγκη για επαναλαμβανόμενες ακτινογραφίες.
Κάθε χρόνο εκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως υποβάλλονται σε εγχείρηση σπονδυλοδεσίας, μια διαδικασία κατά την οποία δύο σπόνδυλοι ενώνονται μεταξύ τους με τη βοήθεια μοσχεύματος και μεταλλικού στηρίγματος. Μέχρι σήμερα, η πρόοδος της ανάρρωσης παρακολουθείται μέσω τακτικών ιατρικών επισκέψεων και απεικονιστικών εξετάσεων, κάτι που συνεπάγεται συχνή έκθεση σε ακτινοβολία και σημαντική ταλαιπωρία για τον ασθενή.
«Η τωρινή πρακτική βασίζεται σε κλινικές εικόνες και συμπτώματα, όμως αυτό σημαίνει πολλαπλά ταξίδια στο νοσοκομείο και επαναλαμβανόμενες δόσεις ακτινοβολίας», εξηγεί ο Agarwal. Από αυτή την ανάγκη γεννήθηκε η ιδέα ενός εμφυτεύματος που θα μπορούσε να μεταδίδει δεδομένα για την ανάρρωση του ασθενούς χωρίς εξωτερική παρέμβαση.
Η ιδέα προήλθε από τον μηχανικό Amir Alavi, ο οποίος κατά τη διάρκεια του διδακτορικού του ανέπτυξε αυτοτροφοδοτούμενους αισθητήρες για την παρακολούθηση γεφυρών και άλλων κατασκευών. Οι αισθητήρες αυτοί παρήγαγαν ενέργεια από τις δονήσεις της δομής και έστελναν προειδοποιητικά σήματα σε περίπτωση φθοράς ή μηχανικού στρες. Ο Alavi αποφάσισε να μεταφέρει την ίδια αρχή στο ανθρώπινο σώμα, δημιουργώντας ένα «έξυπνο» εμφύτευμα που μπορεί να παράγει ενέργεια από την ίδια την κίνηση και πίεση της σπονδυλικής στήλης.
Το νέο εμφύτευμα βασίζεται σε μεταϋλικά (metamaterials), ειδικά σύνθετα υλικά που αποτελούνται από αγώγιμα και μη αγώγιμα στρώματα. Όταν αυτά τα στρώματα υποβάλλονται σε μηχανική πίεση, παράγουν μικρά ηλεκτρικά φορτία και σήματα. Έτσι, το εμφύτευμα δεν χρειάζεται μπαταρίες, ηλεκτρονικά κυκλώματα ή κεραίες, αντλεί την απαραίτητη ενέργεια απευθείας από τις κινήσεις του σώματος.
Καθώς ο ασθενής αναρρώνει και η σπονδυλική στήλη σταθεροποιείται, η πίεση ανάμεσα στους σπονδύλους μειώνεται, και μαζί της και η ένταση του παραγόμενου σήματος. Η σταδιακή αυτή μείωση επιτρέπει στους γιατρούς να γνωρίζουν σε πραγματικό χρόνο πώς προχωρά η οστική σύντηξη.
Είναι σαν το εμφύτευμα να μαθαίνει να επικοινωνεί με το σώμα, παρέχοντας μια συνεχή, φυσική απεικόνιση της διαδικασίας επούλωσης.
Τα δεδομένα που παράγονται από το εμφύτευμα συλλέγονται μέσω ενός μικρού εξωτερικού ηλεκτροδίου που τοποθετείται στην πλάτη του ασθενούς. Από εκεί αποστέλλονται στο cloud, όπου μπορούν να αναλυθούν σε πραγματικό χρόνο από γιατρούς. Αυτό δίνει τη δυνατότητα για άμεση παρέμβαση σε περίπτωση επιπλοκών, μειώνοντας τον κίνδυνο μετεγχειρητικών προβλημάτων και το κόστος παρακολούθησης.
Το εμφύτευμα δεν είναι απλώς «έξυπνο» στη λειτουργία του, αλλά και στην κατασκευή του. Χάρη στη χρήση παραγωγικής AI, κάθε μονάδα μπορεί να σχεδιάζεται εξατομικευμένα με βάση την ανατομία του εκάστοτε ασθενούς. Η σπονδυλική στήλη σαρώνεται με ακρίβεια και το εμφύτευμα εκτυπώνεται τρισδιάστατα, εξασφαλίζοντας βέλτιστη κατανομή φορτίου και μέγιστη σταθερότητα. Αυτή η εξατομίκευση μειώνει επίσης τον χρόνο αποκατάστασης και τις πιθανότητες απόρριψης του εμφυτεύματος από το σώμα.
Οι πρώτες εργαστηριακές δοκιμές έχουν ήδη επιβεβαιώσει ότι η τεχνολογία λειτουργεί όπως προβλεπόταν. Το επόμενο βήμα είναι οι δοκιμές σε ζώα και στη συνέχεια οι κλινικές μελέτες σε ανθρώπους. Αν τα αποτελέσματα παραμείνουν θετικά, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για μια νέα γενιά «συνδεδεμένων» εμφυτευμάτων, όπου η μηχανική υλικών, η ιατρική και η τεχνητή νοημοσύνη συναντιούνται για να κάνουν τη θεραπεία πιο ασφαλή και λιγότερο επεμβατική.
[source]
