Революционные самопитные импланты колена: повышение срока службы и производительности

Операция по замене коленного сустава — самая частая операция по замене суставов, количество операций растет каждый год. Эта операция выполняется для более молодых, активных пациентов, которые сталкиваются с дилеммой: когда они проходят операцию, от них ожидается сохранение физической активности для общего здоровья, но эта активность также может изнашивать новый имплант. Часто врачи не знают, перегружают ли пациенты себя, пока те не начинают развивать симптомы. К тому моменту ущерб импланту уже нанесен. Для молодого пациента прохождение операции по замене коленного сустава каждые 5 или 10 лет — пугающая перспектива, но поиск идеального баланса уровней активности для сохранения целостности импланта был не менее пугающим.

Были разработаны более умные импланты колена, которые отслеживают изменения активности по мере их возникновения. Имплант имеет встроенные датчики, которые могут отслеживать, какое давление оказывается на имплант, чтобы врачи могли лучше понимать, какая активность негативно влияет на имплант. Датчики позволяют врачам сообщать пациентам, когда определенное движение стало слишком большим для импланта, чтобы пациенты могли быстро скорректировать свою активность и избежать дальнейшего повреждения импланта. Это помогает им найти оптимальный уровень активности для каждого конкретного пациента.

Пока датчики решили одну проблему, они создали другую. Питание датчиков от батареи означало, что батарею нужно периодически заменять, и таким образом, отменяло цель умного импланта. Вместо этого механизм сбора энергии может питать коленный имплант от движения. Использовалась трибоэлектрическая энергия — вид энергии, собираемый от трения. Когда кто-то ходит, трение микроповерхностей, вступающих в контакт друг с другом, может использоваться для питания датчиков нагрузки. Было определено, что схема потребует 4,6 микроватт. Предварительное тестирование показало, что ходьба среднего человека производит 6 микроватт энергии — более чем достаточно для питания датчиков.

Эти умные импланты не только дадут обратную связь врачам, но и помогут исследователям в разработке будущих имплантов. Сочетание датчиков активности и системы самопитания увеличит срок службы коленных имплантов и уменьшит необходимость в повторных операциях.