Έξυπνες αντικαταστάσεις γόνατος με ενσωματωμένους αισθητήρες

Μια νέα τεχνολογική προσέγγιση υπό το Πανεπιστήμιο Binghamton φέρνει πιο κοντά τις “έξυπνες” τεχνητές αρθρώσεις γόνατος που θα μπορούν να παρακολουθούν την κατάσταση του εμφυτεύματος σε πραγματικό χρόνο. Η έρευνα επικεντρώνεται στην ενσωμάτωση αισθητήρων μέσα στις αντικαταστάσεις γόνατος, ώστε να εντοπίζονται προβλήματα όπως ανισορροπία ή χαλάρωση πριν απαιτηθεί δεύτερη χειρουργική επέμβαση.

Η ανάγκη για παρακολούθηση

Κάθε χρόνο στις ΗΠΑ πραγματοποιούνται περίπου 800.000 ολικές αρθροπλαστικές γόνατος, αριθμός που αναμένεται να αυξηθεί έως το 2030 λόγω γήρανσης του πληθυσμού και αθλητικών τραυματισμών. Παρά τη μεγάλη διάρκεια ζωής των εμφυτευμάτων, περίπου 1 στους 5 ασθενείς αντιμετωπίζει προβλήματα χαλάρωσης ή ανισορροπίας της άρθρωσης.

Όπως σημειώνει η Shahrzad “Sherry” Towfighian, καθηγήτρια Μηχανολόγων Μηχανικών, η έγκαιρη διάγνωση αυτών των προβλημάτων είναι κρίσιμη, αφού οι τρέχουσες τεχνολογίες δεν παρέχουν αισθητήρια μέσα στο εμφύτευμα. Αισθητήρες που ενσωματώνονται απευθείας στο γόνατο θα μπορούσαν να μετρήσουν φορτία και πίεση μη επεμβατικά, δίνοντας πληροφορίες πριν η κατάσταση γίνει επικίνδυνη.

Πιεζοηλεκτρικοί και τριβοηλεκτρικοί μετατροπείς

Οι αισθητήρες θα τροφοδοτούνται από πιεζοηλεκτρικούς και τριβοηλεκτρικούς μετατροπείς, που μετατρέπουν τις κινήσεις του γόνατος σε μικρές ποσότητες ενέργειας. Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να τροφοδοτήσει τις ηλεκτρονικές μονάδες των αισθητήρων χωρίς εξωτερικές μπαταρίες, καθιστώντας την παρακολούθηση ασφαλή και μακροχρόνια.

Προοπτικές

Με την υλοποίηση αυτών των “έξυπνων” γονάτων, οι γιατροί θα μπορούν να παρακολουθούν την πίεση στις αρθρώσεις σε πραγματικό χρόνο, να εντοπίζουν μη φυσιολογικές καταπονήσεις και να προτείνουν εξατομικευμένες στρατηγικές θεραπείας. Αυτό θα μειώσει την ανάγκη για επαναληπτικές επεμβάσεις και θα βελτιώσει τη διάρκεια ζωής και την ποιότητα ζωής των ασθενών.

Αυτή η προσέγγιση φέρνει την ορθοπεδική τεχνολογία πιο κοντά σε ένα μέλλον όπου οι αντικαταστάσεις αρθρώσεων θα γίνουν “έξυπνες”, αυτοδιαγνωστικές και ενεργειακά αυτόνομες.