Умные имплантаты для лечения переломов разработали в Саарландском университете

В Саарландском университете группа инженеров и медицинских исследователей представила инновационные «умные» имплантаты, предназначенные для лечения переломов. Эти устройства не только стабилизируют поврежденные участки, но и осуществляют постоянный мониторинг процесса заживления, а при необходимости поддерживают его.

Имплантаты используют никель-титановые проволоки как микроактуаторы.
Нитинол обладает эффектом памяти формы, изменяя структуру при нагревании.
Устройства могут выполнять быстрые и точные движения для стимуляции роста тканей.
Система самодиагностики отслеживает состояние перелома без рентгеновских исследований.
Данные имплантата можно передавать на смартфон для управления.

Технология и принцип работы

В основе технологии лежат пучки сверхтонких нитиноловых проволок, которые функционируют как микроактуаторы и датчики положения. При нагревании, например, из-за протекания электрического тока, нитинол меняет свою кристаллическую структуру, обеспечивая сжатие, а затем возвращается в исходное состояние при охлаждении. Это позволяет проволокам выполнять движения с длиной хода от 100 до 500 мкм, что способствует активному росту тканей.

Преимущества и возможности имплантатов

Изменение электрического сопротивления проволок при их деформации дает возможность проводить самодиагностику. Каждая механическая деформация сопоставляется с соответствующим значением сопротивления, что позволяет обучать нейронные сети. Искусственный интеллект анализирует сигнальные паттерны, оценивает прочность в месте перелома и контролирует образование новой костной ткани. Это позволяет избежать рентгеновского контроля и устанавливать допустимые пределы нагрузки для пациентов.

Перспективы и продемонстрированный прототип

На выставке в Ганновере ученые представили прототип нового устройства. В будущем информация с имплантата сможет передаваться по беспроводной связи на смартфон, что обеспечит удобное управление.