Благодаря работе американских ученых умные эндопротезы коленного сустава скоро могут стать реальностью ортопедической хирургии.
Сотрудники Институтов Стони Брук и Западного Онтарио вместе с исследователями Бингемтонского института (США) разработали технологию, которая дозволяет докторам надзирать износ искусственных суставов и управлять реабилитацией.
Операция по подмене (эндопротезированию) коленного сустава является одной из более нередких в ортопедической хирургии, и с каждым годом их количество вырастает.
Почти все операции являются ревизионными, другими словами они производятся для подмены поломанного либо очень изношенного имплантата.
Все почаще эндопротезирование требуется юным активным клиентам, которые сталкиваются с проблемой.
Ожидается, что опосля подмены коленного сустава они сумеют вести подвижный стиль жизни и поддерживать здоровье, но эта активность будет безизбежно изнашивать эндопротез и приближать ревизию.
Обычно докторы не знают, как по сути перенапрягаются пациенты, пока не обнаружатся признаки износа эндопротеза. К этому моменту дело уже изготовлено. Для юного человека операции по подмене изношенного сустава любые 5-10 лет — сложная задачка, даже если откинуть вещественный нюанс. Вот и приходится нездоровым находить личный баланс меж необходимостью поддерживать физическую форму и сберегать искусственное колено.
Новое поколение эндопротезов поможет докторам и клиентам
Южноамериканские ученые решили, что настало время создавать умные коленные имплантаты, которые могли бы выслеживать конфигурации активности по мере их появления. Шерри Тауфигиан (Sherry Towfighian) из Бингемтонского института возглавила разработку устройства при поддержке Государственных институтов здравоохранения США.
«Мы работаем над эндопротезом коленного сустава со встроенными детекторами, отслеживающими давление на имплантат. Они дают доктору наиболее точное представление, как интенсивно пациент изнашивает суставы», — объясняет сущность проекта Тауфигиан.
Датчики разрешают доктору впору найти ненужные паттерны физической активности и порекомендовать пациенту «сбавить обороты». Это делается за длительное время до момента, когда имплантату будет нанесен неисправимый вред. Соответственно, возникает настоящая возможность на годы отсрочить ревизионное вмешательство. Хотя детекторы решили одну делему, они принесли другую. Исследователи не желали пичкать датчики батареей, которую, придется временами подменять и на некое время отсрочили внедрение умственного эндопротеза.
Заместо этого пришлось поработать над автономным механизмом генерации энергии, который может питать инновационное устройство от движения колена.
Один из исследователей Ватик Ибрагим (Wathiq Ibrahim) разработал макет маленького устройства для выработки и скопления электронной энергии снутри сустава. Система уже протестирована на механическом испытательном щите, демонстрирующем реалистичность уникальной идеи. В базе технологии лежит трибоэлектрическая энергия — вид энергии, которая генерируется в итоге трения поверхностей. Когда человек двигается, поверхности искусственного сустава двигаются друг относительно друга, по этому подпитываются детекторы перегрузки.
Эмре Салман (Emre Salman) из Института Стони Брук разработал схему и обусловил, что для этого будет нужно 4,6 микроватта. Подготовительные тесты проявили, что во время обыкновенной прогулки человек производит 6 микроватт — этого наиболее чем довольно для питания датчиков.
«Эти умные эндопротезы не только лишь дадут докторам оборотную связь, да и посодействуют исследователям в разработке будущих имплантатов. Детекторы скажут нам больше о требованиях, предъявляемых к имплантатам, и с этими познаниями мы сможем создавать наиболее долговременные эндопротезы», — гласит Тауфигиан.
Источник: