Los implantes inteligentes de rodilla pronto pueden ser una realidad gracias a la investigación realizada por un equipo que incluye profesores de la Universidad de Binghamton, Universidad Estatal de Nueva York.
La cirugía de reemplazo de rodilla es el procedimiento de reemplazo de articulación más común, con el número de cirugías que aumentan cada año. Muchas de esas cirugías se realizan para reemplazar un implante antiguo o uno que se ha desgastado. Cada vez más, esta cirugía se realiza para los más jóvenes,pacientes más activos que se enfrentan a un dilema. Cuando se someten a la cirugía, se espera que se mantengan físicamente activos para su salud general, pero esa actividad también puede desgastar el nuevo implante. A menudo, los médicos no saben si los pacientes se esfuerzan demasiado.hasta que comienzan a desarrollar síntomas. En ese punto, el daño al implante ya está hecho. Para un paciente joven, someterse a una cirugía de reemplazo de rodilla cada cinco o 10 años es una tarea desalentadora, pero encontrar el equilibrio perfecto de los niveles de actividadmantener la integridad del implante ha sido igualmente desalentador.
Los investigadores decidieron que era hora de crear implantes de rodilla más inteligentes que pudieran monitorear los cambios en la actividad a medida que ocurrían. El profesor asistente Sherry Towfighian de la Universidad de Binghamton se desempeñó como investigador principal en el estudio, que ha sido apoyado por los Institutos Nacionales de Salud NIH.
"Estamos trabajando en un implante de rodilla que tiene sensores incorporados que pueden monitorear cuánta presión se aplica sobre el implante para que los médicos puedan tener una idea más clara de cuánta actividad está afectando negativamente al implante", dijo Towfighian.
Los sensores permiten a los médicos informar a los pacientes cuando un cierto movimiento se ha vuelto demasiado para el implante para que los pacientes puedan ajustarse rápidamente y evitar más daños al implante. Les ayuda a encontrar el punto óptimo de actividad para cada paciente en particular.
Mientras que los sensores resolvieron un problema, trajeron otro. Los investigadores no querían alimentar los sensores con una batería que podría necesitar ser reemplazada periódicamente y, por lo tanto, anular el propósito de un implante inteligente. En cambio, trabajaron en unMecanismo de recolección de energía que puede impulsar el implante de rodilla del movimiento. Wathiq Ibrahim, un postdoc en el grupo de Towfighian, desarrolló un prototipo del recolector de energía y lo probó bajo una máquina de prueba mecánica para examinar su producción bajo cargas corporales equivalentes.
Usaron energía triboeléctrica, un tipo de energía que se recolecta de la fricción. Una vez que alguien camina, la fricción de las micro-superficies que entran en contacto entre sí se puede usar para alimentar los sensores de carga.
El profesor asociado Emre Salman de la Universidad Stony Brook diseñó el circuito y determinó que necesitaría 4,6 microwatts. Las pruebas preliminares mostraron que la caminata de una persona promedio producirá seis microwatts de potencia, más que suficiente para alimentar los sensores. Esta parte de la investigaciónfue complementado por el profesor asistente Ryan Willing de la Universidad de Western Ontario, quien trabajó en el diseño del implante y el paquete del sensor.
Estos implantes inteligentes no solo darán retroalimentación a los médicos, sino que también ayudarán a los investigadores en el desarrollo de futuros implantes ". Los sensores nos informarán más sobre las demandas que se les imponen a los implantes y, con ese conocimiento, los investigadores pueden comenzar a mejorarimplanta aún más ", dijo Towfighian.
Towfighian tiene la esperanza de que la combinación de sensores de actividad y un sistema autoalimentado aumente la vida útil de los implantes de rodilla y reduzca la necesidad de cirugías de seguimiento. Para los pacientes jóvenes que buscan la posibilidad de una cirugía de reemplazo de rodilla, este desarrollo tieneel potencial de cambiar la vida
Esta investigación ha sido respaldada por el Instituto Nacional de Artritis y Enfermedades Musculoesqueléticas y de la Piel del Instituto Nacional de Salud con el número de concesión R21AR068572. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente las opiniones oficiales de los Institutos Nacionalesde salud.
La investigación fue publicada en Materiales y estructuras inteligentes .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Binghamton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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