Sun Sep 20 2020

09 20

Slimme implantaten helen botten beter

13/12/2019

Door Ad Spijkers

Een intelligent implantaat moet de genezing van botbreuken onmiddellijk na de operatie bewaken en waarschuwen voor een verkeerde belasting. Dat is het doel van een onderzoeksgroep aan de Universität des Saarlandes.


     

Vooral breuken van het onderbeen en verbrijzelde botten, vaak het gevolg van een auto-ongeluk, kunnen de getroffen persoon veel pijn bezorgen. Na de operatie, waarbij de fragmenten met een spalk aan elkaar worden geschroefd, weten medici lange tijd weinig over het genezingsproces. Ook kunnen ze niet actief ingrijpen. Pas na weken geeft een röntgenfoto inzicht of het bot goed is genezen en of er nieuw botweefsel is gevormd.

De onderzoekers in Saarbrücken hopen een revolutie teweeg te brengen in de therapie van gecompliceerde botbreuken. Ongevalchirurg Prof. Tim Pohlemann (foto) leidt het onderzoeksteam. De nieuwe therapie moet patiënten helpen om sneller weer op de been te komen en tegelijkertijd de behandelingskosten te verlagen. Los van de gevolgen voor de patiënt: in ongunstige gevallen kunnen de kosten leiden tot bedragen van zes cijfers.

Intelligent implantaat

Het idee is, dat een speciaal op de individuele patiënt afgestemd implantaat na de ingreep automatisch informatie geeft over de genezing van de breuk. Het moet ook een gericht en actief positief effect hebben op de genezing van het bot door zich naar behoefte te bewegen of te verstijven.

De wetenschappers hebben in voorstudies ontdekt dat breuken sneller genezen als de breuk wordt gestimuleerd door beweging. Hun visie is een implantaat dat dag en nacht de optimale fysiotherapie uitvoert en zo het bot sneller en beter laat genezen. Het implantaat is ook ontworpen om te waarschuwen als bijvoorbeeld het bot te veel wordt belast.

Lang lopend onderzoek

Wetenschappers onderzoeken al lange tijd hoe de stress van lopen na een breuk de genezing beïnvloedt. Ze gebruiken inlegzolen met sensoren om bij elke stap die de patiënt neemt zestig verschillende parameters over een lange periode te registreren. In lange reeksen van experimenten verzamelen ze gegevens van botten die zijn gebroken en vervolgens worden onderworpen aan verschillende belastingen. Ze evalueren ook talloze computertomografieën.

De onderzoekers zijn vooral geïnteresseerd in wat er in de breukkloof gebeurt tijdens het helen. Met behulp van kunstmatige intelligentiemethoden en machinaal leren creëren ze uit de verkregen gegevens belastingpatronen, die ze kunnen gebruiken om conclusies te trekken over genezing of aandoeningen. Het doel is om de individuele breuk berekenbaar te maken en de optimale therapie voor elke patiënt mogelijk te maken.

De onderzoekers werken aan de productie van de implantaten van het intelligente materiaal nikkel-titanium (nitinol). Haarfijne draden van deze legering, die onschadelijk is voor het lichaam, worden ook wel kunstmatige spieren genoemd. Ze kunnen nauwkeurig bewegen met behulp van elektrische signalen. Van alle aandrijfmechanismen hebben deze spierdraden de hoogste energiedichtheid en kunnen ze krachtige bewegingen uitvoeren in een kleine ruimte.

Foto: Oliver Dietze