ایمپلنتی که وضعیت ستون فقرات را از درون بدن گزارش می کند
به گزارش کارا پیام، نخستین ایمپلنت خودکار ستون فقرات در جهان داده های بهبودی را از درون بدن ارسال می کند.
به گزارش کارا پیام به نقل از ایسنا، یک همکاری میان گروه مهندسی عمران و جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه پیتسبورگ می تواند جراحی جوش خوردگی ستون فقرات را دگرگون کند.
به نقل از آی ای، استادیاران امیر علوی، نیتین آگاروال و دی. کُجو همیلتون موفق شده اند با دریافت بودجه از مؤسسه ملی سلامت آمریکا (NIH)، اولین ایمپلنت ستون فقرات را طراحی نمایند که می تواند داده های زنده را از درون بدن ارسال نماید.
این پروژه با عنوان «قفس بین مهره ای بی سیمِ متامتریال برای ارزیابی لحظه ای جوش خوردگی کمری در بدن زنده» طراحی شده است تا روند بهبودی بعد از جراحی ستون فقرات را ایمن تر کند. به شکلی که پزشکان بتوانند از راه دور روند ترمیم را رصد کرده و قبل از بروز عوارض، مداخله کنند.
سالانه نزدیک به یک میلیون آمریکایی تحت عمل جوش خوردگی ستون فقرات قرار می گیرند. در این عمل، دو مهره با استفاده از قفسی فلزی و پیوند استخوانی به هم متصل می شوند و با پیچ ها و براکت ها در جای خود ثابت می مانند.
اما پایش روند بهبود هنوز به تصویربرداری با اشعهٔ ایکس و علایم ظاهری بیمار وابسته است. پس از کاشت این قطعات، پزشکان روند بهبودی را با اشعه ایکس و علایم بیمار ارزیابی می کنند. این یعنی بیماران باید به شکل حضوری مراجعه نمایند و در معرض اشعه قرار گیرند.
باآنکه دستگاه های بی سیم کاشتنی وجود دارند، اما آنها به باتری و قطعات الکترونیکی وابسته اند و همین سبب محدودیت در دوامشان می شود.
از مهندسی پل تا ستون فقرات انسان
در این جا تخصص مهندسی علوی وارد عمل شد. وی در دورهٔ دکتری، حسگرهایی طراحی نموده بود که سلامت پل ها را پایش می کردند. این حسگرها خودشان انرژی تولید می کردند و در صورت بروز نشانه های فرسودگی، اخطار می دادند. علوی متوجه شد که همین ایده را می توان برای ایمپلنت های ستون فقرات هم به کار برد. او توضیح می دهد: نه باتری، نه آنتن، نه قطعات الکترونیکی درون بدن قرار نمی گیرد و جای هیچ نگرانی نیست. علوی که استاد مهندسی عمران و محیط زیست و پژوهشگر اصلی پروژه است، اضافه کرد: با ترکیب طراحی متامتریال و فناوری برداشت انرژی در مقیاس نانو، ایمپلنت هایی کاملا بدون باتری و بدون قطعات الکترونیکی می سازیم که با استفاده از تماس الکتریکی، انرژی خودرا تولید می کنند.
ساختار متامتریال چه طور کار می کند؟
گروه او از متامتریال ها استفاده می نماید که مواد ترکیبی مصنوعی هستند که از لایه های رسانا و نارسانا در هم تنیده تولید شده اند. این ساختارها هنگام وارد شدن فشار، انرژی برداشت کرده و سیگنال ارسال می کنند.
در سال ۲۰۲۳، علوی و آگاروال آغاز کردند به ترکیب این فناوری در قفس های مخصوص جراحی جوش خوردگی ستون فقرات. در پژوهشی که در نشریهٔ Materials Today انتشار یافت، آنها ایمپلنت هایی را توصیف کردند که هم ستون فقرات را تثبیت می کنند و هم روند بهبودی را پایش می کنند.
علوی می گوید: ما قفس هایی برای جراحی ستون فقرات می سازیم که مانند سلول های انسانی، نوعی هوش ذاتی در درون خود دارند. وقتی ستون فقرات ترمیم می شود، سیگنال ایمپلنت تغییر می کند.
وقتی استخوان درحال ترمیم است، بار بیشتری را خودش تحمل می کند و سیگنال خودتولید ایمپلنت به صورت طبیعی کاسته می شود. بلا فاصله بعد از جراحی، سیگنال قوی تر است چون صفحات انتهایی مهره ها فشار بیشتری بر قفس وارد می کنند.
ایمپلنت های طراحی شده با هوش مصنوعی و متصل به فضای ابری
سیگنال های تولیدشده از جانب ایمپلنت توسط الکترودی روی پشت بیمار دریافت و به فضای ابری ارسال می شود، جایی که پزشکان می توانند آنرا به شکل لحظه ای تحلیل کنند. این امر می تواند امکان مداخله سریع قبل از بروز عوارض جدی را فراهم آورد.
گروه علوی از هوش مصنوعی مولد (Generative AI) هم برای طراحی اختصاصی قفس استفاده می نماید. او اظهار داشت: می توانیم ستون فقرات بیمار را اسکن نماییم، سپس قفس را دقیقاً متناسب با بدن او طراحی و چاپ نماییم. این قفس های متامتریال نه فقط با بدن هر بیمار سازگار می شوند، بلکه انرژی خودرا هم تامین می کنند.
گام بعدی: آزمایش در بدن شخص زنده
گروه پژوهشی تابحال این دستگاهها را در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) با موفقیت آزمایش کرده و مفهومی بودن آنها را تأیید کرده است. مرحله بعدی شامل آزمایش بر روی موجودات زنده (in vivo) خواهد بود. اگر این مرحله موفقیت آمیز باشد، گام بعدی آزمایش انسانی خواهد بود.
بطور خلاصه، در این عمل، دو مهره با استفاده از قفسی فلزی و پیوند استخوانی به هم متصل می شوند و با پیچ ها و براکت ها در جای خود ثابت می مانند. او توضیح می دهد: نه باتری، نه آنتن، نه قطعات الکترونیکی درون بدن قرار نمی گیرد و جای هیچ نگرانی نیست. ایمپلنت های طراحی شده با هوش مصنوعی و متصل به فضای ابری سیگنال های تولیدشده از طرف ایمپلنت توسط الکترودی روی پشت بیمار دریافت و به فضای ابری ارسال می شود، جایی که پزشکان می توانند آن را بشکل لحظه ای تحلیل کنند.
منبع: كارا پیام
این مطلب کاراپیام را پسندیدین؟
(1)
(0)
مطالب مرتبط جدید کاراپیام
نظرات بینندگان کاراپیام در مورد این مطلب