Studium przypadku Renishaw: Korzyści z inteligentnych implantów z technologią czujników i druku 3D

Instytuty badawcze i firmy nieustannie pracują nad poprawą technologii opieki zdrowotnej - od wczesnych lat XX wieku lekarze stosują implanty metalowe w chorobach takich jak zapalne reumatoidalne zapalenie stawów i choroba zwyrodnieniowa stawów, a pacjenci mogą teraz otrzymywać trójwymiarowe metalowe implanty, które zostały wykonane właśnie dla nich .

Globalna firma metrologiczna Renishaw pracowała nad wieloma innowacyjnymi projektami medycznymi druku 3D dla pacjentów wszystkich typów, a Matt Parkes, starszy inżynier ds. rozwoju medycznego w Renishaw, pracuje obecnie nad innym. W niedawnym studium przypadku firma podziela to, że Parkes współpracuje z Western University w Ontario, aby omówić, w jaki sposób inteligentne implanty ulepszają sposoby leczenia uszkodzeń i chorób kości.

Tradycyjnie wytwarzane implanty od dawna powodują trudności dla chirurgów i pacjentów. Mogą być wykonane tylko w pewnej liczbie kształtów i rozmiarów, więc pacjenci prawdopodobnie nie dostaną takiego z dokładnym dopasowaniem, a metalowe implanty mogą usunąć stres z kości pacjenta, zwany ochroną przed stresem, która osłabia kość. Dodatkowo, tradycyjne implanty, szczególnie w przypadku osób, które mają zabiegi wymiany stawów, mogą się rozluźnić, czasami w wyniku złej osseointegacji.

Dlatego naukowcy pracują nad dalszym rozwojem inteligentnych implantów, które przede wszystkim dają pacjenci lepiej pasują. Dzięki opracowaniu inteligentnych implantów, pracownicy służby zdrowia mogą znacznie poprawić wyniki pacjentów. Pacjenci wyposażeni w inteligentne implanty, zamiast produkowanych konwencjonalnie, mają mniejsze ryzyko zachorowania na poważną infekcję, będą odczuwać mniejszy dyskomfort i ból, a także mogą w mniejszym stopniu wymagać operacji rewizyjnych w przyszłości.

Dwie opcje sprawiają, że implanty są inteligentne - albo za pomocą technologii drukowania 3D, aby tworzyć specyficzne dla pacjenta implanty (PSI) z danych CT, albo za pomocą czujników, które mogą zbierać dane specyficzne dla pacjenta.

Opracowywane PSI zastosowanie tomografii komputerowej pacjenta zachęci implant do pełniejszej integracji z kością, co zmniejsza ryzyko obluzowania, bólu lub dalszej interwencji chirurgicznej. Dzięki naturalnemu dodatkowemu charakterowi druku 3D, który buduje materiały, a nie wycina materiały, chirurdzy mogą tworzyć PSI, które dokładniej pasują do pacjentów, a technologia, jak wiemy, jest w stanie tworzyć o wiele bardziej złożone geometrie

Drukowanie 3D umożliwia również chirurgom kontrolowanie różnych właściwości materiału, dzięki czemu mogą oni pracowaćpotrafi wytwarzać implanty naśladujące gęstość kości, sztywność i strukturę beleczkową pacjenta, co, jak wskazuje studium przypadku, "może zmniejszyć osłonę stresu i poprawić dalej osseointegrację i funkcje fizyczne".

Jak już wspomniano, implanty może być również mądrzejszy dzięki dodatkowym czujnikom, które dają lekarzom dokładniejszy sposób mierzenia danych pacjenta, takich jak temperatura. Zaawansowana technologia czujników może pewnego dnia umożliwić opracowanie implantów, które wykrywają infekcję i automatycznie wydzielają dawkę antybiotyku, zanim stanie się ona problemem, który uniemożliwiłby pacjentom wyjście ze szpitala.

W jednym z przykładów Czujniki mogą być wbudowane w implanty wzmacniające kości, które pomagają w leczeniu złamań. Czujniki mogą mierzyć, ile wywierane jest napięcie na implant, co pokazuje, jak bardzo złamanie zostało wyleczone i daje chirurgom lepsze wyobrażenie o tym, kiedy przenieść pacjenta do następnego etapu leczenia gojącego.

dodając akcelerometry do implantów, pracownicy służby zdrowia mogą monitorować ruchy pacjenta i zdalnie zbierać dane, co pozwala im zobaczyć, czy pacjent nadąża za ich zalecaną fizjoterapią; nieprzestrzeganie tego, a także niewystarczająca ilość odpoczynku, może również prowadzić do utraty wszczepów.

Renishaw i Western University wcześniej założyły Centrum Addytywne w Centrum Surgical Solutions (ADEISS) na terenie uniwersyteckim, wspólnie naukowcy i klinicyści pracują nad opracowaniem nowatorskich urządzeń medycznych z nadrukiem 3D. Instytut rozwija obecnie technologię w dziedzinie implantów czujnikowych, a ostatnio wprowadził inteligentną koncepcję hip, która wykorzystuje akcelerometry i czujniki temperatury do zbierania danych pacjenta, które są następnie przesyłane do zdalnego urządzenia.

Nadal istnieją niektóre wyzwania, które należy pokonać, zanim inteligentne implanty mogą zostać przyjęte na całym świecie - należy przeprowadzić badania kliniczne w celu zebrania danych dotyczących skuteczności i bezpieczeństwa implantów, co musi być zgodne z niektórymi przepisami, w zależności od kraju. Ponadto dane osobowe w inteligentnych implantach muszą zostać przetworzone. Ale jeśli uda nam się uzyskać szerokie zastosowanie kliniczne implantów z technologią druku 3D i technologii czujników, mogą one przynieść korzyści chirurgom i pacjentom na wiele różnych sposobów.

Możesz przeczytać pełne studium przypadku Renishaw tutaj.