ایمپلنت‌های هوشمند جایگزین طب دردناک گذشته + تصاویر

در سال‌های اخیر استفاده از ایمپلنت‌های هوشمند باعث کاهش عوارض جراحی‌های پزشکی شده است. این ایمپلنت‌ها معمولاً با آنتن‌های کوچک رادیویی که دارند داده‌های دقیقی را از درون بدن بیمار در اختیار جراحان می‌گذارند. ساختار این ایمپلنت‌ ها معمولاً براساس تگ‌های RFID است که در اینترنت اشیا به طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند. این تگ‌های (Tag) سبک و کوچک در درون ایمپلنت‌ها جاسازی می‌شوند و اطلاعات دقیقی را از ناحیه جراحی شده برای پزشکان ارسال می‌کنند.

اطلاعات دریافتی از این ایمپلنت‌ های هوشمند باعث می‌شود تا جراحان بتوانند بهترین تصمیم‌ها را برای دوران نقاهت بیمار بگیرند. دانشمندان معتقدند با کمک ایمپلنت‌های جاسازی شده در بدن بیماران (یا ایمپلنت‌های تزریقی یا خوراکی) می‌توان خطاهای پزشکی را به شدت کاهش داد. هزینه این ایمپلنت‌ها نیز با توجه به قیمت پایین تگ‌های RFID چندان زیاد نیست و نسبت به بسیاری از شیوه‌های مدرن تصویربرداری، هزینه کمتری دارند.

 انواع ایمپلنت‌های هوشمند

در حال حاضر انواع ایمپلنت‌های هوشمند توسط محققان و متخصصان علم جراحی طراحی شده و به کار گرفته می‌شوند. ایمپلنت‌های دندان از جمله مهمترین تجهیزات کاشتنی پزشکی در سالیان اخیر بوده‌اند اما در بسیاری از موارد این ایمپلنت‌ها دچار عفونت در لثه می‌شوند. این عفونت‌ها مشکلات عدیده‌ای را در بیماران به وجود می‌آورند. ایمپلنت هوشمند دندان می‌تواند عفونت لثه را تشخیص دهد و هشدارهای لازم را به جراح دندانپزشک بدهد.

ایمپلنت‌های هوشمند دارو رسان نیز امروزه در جراحی‌های بزرگ و پیشرفته توسط پزشکان به کار گرفته می‌شوند. این ایمپلنت‌ها با آنالیز خون بیمار، نیاز بیمار را به دارو تشخیص می‌دهند و داروی مورد نظر را به عضو هدف می‌رسانند. در چنین ایمپلنت‌هایی، دارو در مخزنی در زیر ایمپلنت قرار دارد.

اخیراً محققان ایرانی نیز توانسته‌اند ایمپلنت‌های پزشکی ضد باکتری با کمک تکنولوژی نانو بسازند. دانشمندان ایرانی با استفاده از آلیاژ تیتانیوم موفق به ساخت ایمپلنت‌های ضدباکتریایی و هوشمند برای بافت‌های استخوانی آسیب دیده شده‌اند. این ایمپلنت‌ها با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی ساختار خود را متناسب با بدن بیمار تغییر می‌دهند.

ایمپلنت دندان هوشمند

در حالی که اکثر توسعه دهندگان ارتوپدی بر بهبود تکنولوژی‌های فعلی متمرکز هستند، تعداد کمی از آن‌ها به فکر ساخت ایمپلنت‌های ارتوپدی هوشمند آینده هستند. این امر از طریق پیشرفت‌های فناوری نانو، آکوستیک، رایانه، تکنولوژی میکرو تراشه و سایر زمینه‌ها امکان پذیر است. محققان این تکنولوژی را برای ترکیب ویژگی‌های افزوده شده در ایمپلنت‌های معمولی که برخی از این مشکلات را در هنگام بروز مشکل مطرح می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌دهند که در صورت استفاده از این محصول هر گونه اختلالی در اطراف ایمپلنت دندان تشخیص داده شده و در صورت ناموفق بودن ایمپلنت، نشان داده می‌شود. با این حال محققان پیش بینی می‌کنند که داشتن یک میکروچاپ هر گونه حرکت را تشخیص داده و برخی از نشانه‌ها را ارائه می‌دهد و در صورت وجود اختلال به بیمار یا دندانپزشک هشدار می‌دهند.

سنسورهای هوشمند بر روی سطح دندان گذاشته می‌شود تا موجودات عفونی را در مجاورت دندان‌ها تشخیص بدهند و در صورت بروز اختلال، آنتی بیوتیک لازم به ارگانیسم‌ها تزریق شود. توسط یک قطره PH محیط شیمیدر پروتز، هر گونه اختلالی را تشخیص می‌دهند. اما یکی دیگر از رویکردهای امیدوار کننده که مانع اختلال فیزیکی و شیمیایی می‌شود، جایی که محققان سطوح ایمپلنت را تحریک می‌کنند تا از موجودات زنده‌ای که سعی می‌کنند به آن متصل شوند، مطلع شوند. آزمایش‌های حیوانی تا کنون راضی کننده بوده‌اند.

دستگاه‌های هوشمند موجود برای دیگر اعضا بدن می‌توانند دما، PH، سطح قند خون و فعالیت الکتریکی قلب و نیروهای مشترک را حس کنند اما برای ایمپلنت واقعاً هوشمند، باید توانایی‌های بیشتری از قبیل توانایی از راه دور به سیستم روشن و خاموش شدن، جمع آوری داده‌ها و برنامه ریزی مجدد داشته باشد.

ایمپلنت الکترونیک دیسک (E Disc (Theken Disc LLC

ایمپلنت الکترونیک دیسک، یک ابزار جایگزینی دیسک کل دندان تیتانیوم است و با توانایی سنجش توان نیروی الکترونیکی ساخته شده است و به توانایی سنجش اینکه «بیماران هر چیزی غیر طبیعی را انجام بدهند یا خیر»، به طور قابل توجهی کمک می‌کنند. ایمپلنت دندان، که در حال نزدیک شدن به آزمایشات بالینی است، بر روی یک باتری قابل شارژ اجرا می‌شود. بارگیری توسط ستون فقرات، الکترونیک بی‌سیم داخلی آن را انتخاب می‌کند. سپس داده‌ها ضبط شده، ذخیره و تجزیه و تحلیل می‌شوند.

کنترل عصب‌های مغز با ایمپلنت هوشمند

دانشمندان واحد بیوشیمی دانشگاه آریزونا موفق به طراحی یک ایمپلنت هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا شده‌اند. آن‌ها توانسته‌اند با استفاده از تکنیک Optogenetics و با کمک جریان نور، بخش‌هایی از عصب‌های مغز را تحریک کنند. این شیوه برای بازگرداندن حرکت به اندام‌هایی که براثر سکته، فلج شده‌اند مؤثر است. دانشمندان امیدوارند بتوانند از این ایمپلنت هوشمند برای کاهش درد در بیماری‌های مزمن و همچنین درمان برخی از ضایعات مغزی، نخاعی بهره ببرند. تیم تحقیقاتی در تلاش است تا با استفاده از این تکنیک، راه ارتباط برقرار کردن با مغز را پیدا کند. اگر بتوان محرک‌های مناسب را به نورون‌های مغزی ارسال کرد به طور قطع واکنش‌های مناسبی هم دریافت خواهد شد.

در شیوه Optogenetics دانشمندان یک پروتئین مخصوص به نام Opsins را در درون یک ایمپلنت هوشمند جاسازی می‌کنند. این پروتئین با فرامینی که از بیرون دریافت می‌کند جریان نور را به صورت هدفمند به سمت نورون‌های مغزی ارسال می‌کند. تا پیش از ابداع این شیوه، دانشمندان با استفاده از فیبرهای نوری و باطری‌های یکبار مصرف امکان کنترل نورون‌های مغزی را داشتند. شیوه قبلی بسیار پرهزینه و با ریسک بالا بود. معمولاً در شیوه فیبر نوری دستگاه در خارج از جمجمه سر قرار می‌گرفت. بنابراین امکان کنترل دقیق فرکانس یا شدت نور وجود نداشت به همین دلیل پزشکان تنها می‌توانستند در هر لحظه تنها بخش کوچکی از عصب‌ها را تحریک کنند.

تکنولوژی جدید به پزشکان امکان کنترل بیشتر بر عصب‌ها را خواهد داد. این در حالی است که این ایمپلنت هوشمند بسیار کوچک است و به آسانی زیر پوست سر قرار می‌گیرد. این ایمپلنت با کمک پروتئین موجود در درون خودش به انتشار فرکانس‌های نوری مد نظر پزشکان می‌پردازد. پزشکان می‌توانند با کمک ارتباطی که با ایمپلنت هوشمند برقرار می‌کنند به کنترل شدت نور بپردازند و تنها محدوده مشخصی از عصب‌های مغزی را تحریک کنند. این کنترل مناسب باعث می‌شود تا جلوی حرکت تصادفی نورون‌ها گرفته شود. ایمپلنت طراحی شده دو آنتن بسیار کوچک دارد که می‌توان به وسیله آن‌ها به راحتی جریان سیگنال‌های مغزی را دریافت کرد. انرژی این ایمپلنت هوشمند با استفاده از میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌شود. بنابراین انرژی آن به سرعت تمام نمی‌شود و تا حدود ۱۵ سال بدون هیچ مشکلی در بدن بیمار باقی می‌ماند. این ویژگی بیمار را از جراحی‌های حساس و تعویض مستمر ایمپلنت بی‌نیاز می‌‌کند.

ایمپلنت‌های هوشمند جایگزین تزریقات دردناک

استفاده از ایمپلنت‌هایی که انرژی مورد نیاز خود را به وسیله سلول‌های مهندسی‌ساز تأمین می‌کنند، یکی از روش‌های نوین برای مصرف دوزهای دارویی در بیماری‌های مزمن محسوب می‌شود. مبتلایان به دیابت یا بیماران دچار کم خونی خطرناک نیازمند مدیریت برنامه تزریقات روزانه هستند. ایمپلنت‌ها قادر به نظارت بر مواد سمی درون بدن به صورت لحظه‌ای هستند، داده‌های طولانی مدت از وضعیت سلامت فرد تهیه می‌کنند، هشدار لازم جهت مصرف به موقع داروها را اعلام کرده و حتی روند مصرف داروها را مدیریت کنند. محققان دانشگاه تورنتو با همکاری محققان دانشگاه هاروارد به دنبال توسعه ایمپلنت‌هایی از جنس هیدروژل (یک ماده پلیمری سازگار با بافت) هستند.

نسل جدید این ایمپلنت‌ها که از جنس پلیمر شفاف هستند سلول‌های ژنتیکی دستکاری شده‌ای در درون خود دارند که در واکنش به نور فعال می‌شوند؛ سلول‌ها می‌توانند برای آزاد کردن مواد شیمیایی درون بدن برنامه ریزی شوند. ابعاد هر ایمپلنت هیدروژل ۴ در ۴۰ میلیمتر و ضخامت آن تنها یک میلیمتر است که هر ایمپلنت با سلول‌های مهندسی‌ساز به نور پاسخ می‌دهد. ایمپلنت جدید در دو روش انتقال دوز انسولین و آشکارساز مواد سمی مورد آزمایش قرار گرفتند. سیستم انسولین بر روی موش‌های مبتلا به دیابت مورد آزمایش قرار گرفت و با ارسال نور آبی از طریق فیبر نوری به ایمپلنت، سلول‌ها درون ایمپلنت وادار به تولید یک پروتئین برای تحریک تولید انسولین شدند. برای تشخیص سموم نیز سلول‌های مهندسی‌ساز در حضور فلزات سنگین نور سبز منتشر می‌کنند. آزمایشات مختلفی برای توسعه و کاربردی شدن ایمپلنت‌های هوشمند مورد نیاز است.

ایمپلنت دندان الکترومغناطیسی

ایمپلنت دندان الکترومغناطیسی هوشمند حساس به سنسور با جای‌ گذاری سنسورهای هوشمند بر روی سطح دندان موجودات عفونی را در مجاورت دندان‌ها تشخیص می‌دهد و در صورت بروز اختلال آنتی بیوتیک لازم را به ارگانیسم‌ها تزریق می‌کند.آنتی‌بیوتیک ها شروع به کار کرده و توسط یک قطره PH محیط شیمی در پروتز، هر گونه اختلالی را تشخیص می‌دهند.

فناوری دنداپزشکی Magdent جهت ادغام و رشد سریع استخوان

Magdent، فرم جدیدی از درمان ایمپلنت است که از فرستنده‌های الکترومغناطیسی برای سرعت بخشیدن به فرآیند استفاده می‌کند. کاشت دندان ایمپلنت شده به صورت سنتی، در طی پروسه ۹ ماهه انجام می‌شود تا ایمپلنت به بهبودی کامل برسد اما با روش جدید ایمپلنت دندان مگدنت، این مدت زمان می‌تواند تا ۷۰ درصد کاهش یابد. این درمان پیشتر برای استفاده در اتحادیه اروپا مورد تأیید قرار گرفته و دندانپزشکان انگلستان از ابتدای سال ۲۰۱۷ به آن دسترسی داشته‌اند.

دستگاه الکترومغناطیس مینیاتور (MED) شامل یک کلاه باطری محور است که در بالای پست ایمپلنت دندان قرار می‌گیرد و انرژی الکترومغناطیسی پالس را منتشر می‌کند که امکان ادغام سریع‌تر استخوان و تقویت استخوان‌های اطراف را فراهم می‌کند. میدان‌های الکترومغناطیسی پالس پیشتر نشان داده‌اند که به روند بازسازی استخوان کمک می‌کنند و جریان خون و اکسیژن سازی بافت را بهبود می‌بخشند.

چگونگی کاربرد ایمپلنت دندان مگدنت

متخصصین دندانپزشکی با استفاده از فرستنده‌های الکترومغناطیسی که در انتهای ایمپلنت نصب می‌شود درمان را توسعه می‌دهند و دستگاه ایمپلنت را قادر می‌سازند تا خیلی سریع منجر به تحریک رشد استخوان و تسریع در روند بهبودی شود.Magdent ادعا می‌کند این سیستم به ویژه برای بیمارانی که در معرض خطر پوکی استخوان یا پیشگیری از سرطان قرار دارند بسیار مفید است. بسیاری از شرکت‌ها تلاش می‌کنند با تغییر شکل پیچ، زمان درمان را کاهش دهند اما پیشرفت‌های جزئی چندان موفقیت آمیز نبوده‌اند. این سیستم جدید، با تحریک رشد استخوان، روند بهبودی را هدف قرار داده و طیف گسترده‌ای از بیماران را جذب کرده است.

درمان ایمپلنت دندان به روش الکترومغناطیس جهت پیشگیری از عفونت دندان

استفاده از تکنولوژی الکترومغناطیسی برای کسانی که برای لذت بردن از لبخندی زیبا عجله دارند مفید نیست. این یک ابزار مؤثر برای پیشگیری یا درمان پریمایپنتیت است. عفونتی که می‌تواند بلافاصله بعد از قرار دادن ایمپلنت‌ها ایجاد شود. انتظار می‌رود هزینه درمان حدود ۵۰ پوند در هر دندان بیشتر از هزینه‌های ایمپلنت سنتی باشد.

علت طولانی بودن روند ادغام ایمپلنت در استخوان

بازار ایمپلنت‌های دندانی بسیار گسترده و فراگیر است. با این حال، روند ادغام ایمپلنت در استخوان ممکن است طولانی و در بعضی موارد به علت ضخامت پایین استخوان و کم بودن توده استخوانی، ناموفق باشد.

ساخت ایمپلنت دندانی با دارو رسانی هوشمند ایمپلنت

دهان ما دارای بسیاری از میکرو ارگانیسم‌ها مانند عوامل بیماری باکتریایی و قارچی است. در ایمپلنت‌های دندانی مرسوم، پاتوژن ها قادرند به سرعت یک (به اصطلاح) بیوفیلم تولید کنند که در برابر داروهایی مثل آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم است. به همین دلیل در این مدل ایمپلنت‌ها ریسک پیدایش عفونت‌ها بالاست و ممکن است درمان آن‌ها مشکل باشد. محققان دانشگاه فلوریدا یک نوع ایمپلنت دندانی ساخته‌اند با دارو رسانی هوشمند خطر عفونت‌ها را کاهش می‌دهد. دارورسانی هوشمند ایمپلنت توسط یک مخزن در زیر تاج دندان انجام می‌شود که یک پیچ آن را پوشش می‌دهد. این پیچ کمک می‌کند که درون این مخزن با داروهای ضد میکروبی پر شود.

ایمپلنت از سطحی متخلخل ساخته ‌شده است تا این مواد ضد میکروبی به‌ تدریج از مخزن به بیرون از ایمپلنت هدایت شوند و در تماس مستقیم با سلول‌های استخوان قرار گیرند؛ درنتیجه باکتری‌ها نمی‌توانند بیوفیلم تشکیل دهند. در آزمایشگاه، ایمپلنت تحت آزمایش‌های مختلف برای استفاده از کلر هگزیدین قرار گرفت. کلر هگزیدین یک دهان شویه مطرح جهانی با اثر ضد میکروبی قوی است. مطالعات نشان دادند که باکتری استروپتوکوکوس موناس، نوعی از باکتری دهانی که باعث عفونت در دهان می‌شود، در حضور کلر هگزیدین دیگر قادر به تولید بیوفیلم تا مدت طولانی نیست.

همچنین بیوفیلم‌هایی که پیشتر رشد کرده‌اند در مدت زمان کوتاهی نابود شدند. این بدین معنی است که این نوع ایمپلنت از لحاظ پیشگیری و کنترل عفونت مؤثر هستند.

تحول در ایمپلنت‌های پزشکی با مواد هوشمند

فرآیند جدیدی به دنیای پزشکی معرفی شده است که می‌تواند پایداری ایمپلنت‌هایی همچون زانوی مصنوعی یا مفصل ران را با استفاده از نانوالیاف متحول کند. یک تیم تحقیقاتی توانست جایزه ابداعات پزشکی (Medical Futures Innovation Award) را به جهت دسترسی به یک فرایند بسیار پیشرفته در زمینه پوشش‌دهی ایمپلنت‌ها با نانوالیاف به دست آورد. این فرآیند که برای اولین بار ارائه شده است کمک خواهد کرد تا ایمپلنت‌ها به استخوان‌ها به صورت طبیعی پیوند بخورند و عمر بیماران را افزایش دهند.

این فرآیند منحصر به فرد، در مرکز فناوری‌های میکرو و نانو (MNTC) در شورای تجهیزات علم و فناوری انگلستان (STFC) به دست آمده و مجوز انحصاری آن به شرکت الکترواسپینینگ (TECL) که یکی از شرکت‌های منشعب از شورای مذکور است داده شده است. این تکنیک پیشرفته مبتنی بر یک روش موجود به نام الکتروریسی است. در الکتروریسی از یک میدان الکتریکی برای تبدیل پلیمر به الیاف بسیار باریک استفاده می‌شود. این الیاف سپس در هم بافته می‌شوند تا بافته‌ای از الیاف نانومتری تشکیل دهند. فناوری الکتروریسی یک فناوری پایه برای پزشکی است که کاربردهای گسترده‌ای، از احیای بافت گرفته تا دارورسانی دارد.

در فرآیند اخیر، ساختارهای نانومتری مشابه مو و البته هزار بار نازک‌تر از آن، الکتروریسی می‌شوند و به سطح یک ایمپلنت ارتوپدی اضافه می‌شوند تا یک فصل مشترک زنده بین عضو مصنوعی و استخوان طبیعی به وجود آید. این کار نه تنها کارآیی عضو مصنوعی را افزایش خواهد داد، بلکه عمر آن و در نتیجه عمر بیماران را نیز بیشتر خواهد کرد. علاوه بر این، می‌توان یک پوشش بیولوژیکی منحصر به فرد بر روی ایمپلنت ایجاد کرد تا رشد استخوان و پیوند آن به ایمپلنت را تسهیل و تسریع کند.

ده درصد از بیمارانی که عمل کاشت عضو انجام می‌دهند، دچار عفونت شده و مجبور به رد عضو هستند. این مشکل سالانه ۱۴ میلیون پوند برای انگلیس و ۲۲۴ میلیون پوند برای دنیا هزینه دارد. با پوشش‌های جدید می‌توان این مشکل را حل کرد که هم به نفع بیماران است و هم به نفع اقتصاد دنیا. این جایزه امکان افزایش مقیاس تست‌ها و تجاری‌سازی ایمپلنت‌ها را برای ما فراهم خواهد کرد.

گوگل و ایمپلنت هوش مصنوعی در مغز

دانشمندان هوش مصنوعی بر این باورند که طی ۲۰ آینده به کمک کاشت ایمپلنت هوش مصنوعی می‌توانیم گوگل را در مغزمان داشته باشیم. با استفاده از این تکنولوژی یادگیری بسیار آسان خواهد بود.

نیکولاس کارینوس (Nikolas Kairinos)، یکی از متخصصان حوزه هوش مصنوعی چنین عنوان می‌کند که انسان‌ها با استفاده از ایمپلنت‌های مغزی می‌توانند با مشکل حفظ کردن مطالب خداحافظی کنند؛ چرا که به کمک این تکنولوژی دیگر نیازی به حفظ کردن نخواهد بود؛ برای مثال به وسیله این ایمپلنت‌ها نیازی به جستجوی مداوم در گوگل نخواهد بود و تمامی پاسخ‌ها در مغزتان قرار خواهد داشت. وی افزود اگر قصد دارید ترجمه یک کلمه به زبان دیگر را پیدا کنید، به واسطه ایمپلنت هوش مصنوعی پاسخ در مغز شما آماده خواهد بود.

آینده این ایمپلنت هوش مصنوعی شبیه فناوری استارتاپ نورالینک (Neuralink) خواهد بود که توسط ایلان ماسک طراحی شده است. این استارتاپ با هدف ایجاد تراشه‌های رایانه‌ای که در داخل مغز انسان قابل کاشت است، فاصله میان انسان و ماشین را به میزان قابل توجهی کاهش خواهد داد. چنین تراشه‌هایی می‌توانند حس لامسه کاربران را بازیابی کرده و سیگنال‌های پیچیده‌ای که در داخل مغز انسان ایجاد شده‌اند را نیز رمزگشایی کنند؛ در واقع تراشه آن‌ها را به اعدادی تبدیل خواهد کرد تا سیگنال‌ها قابل پردازش شوند. این ایمپلنت مغزی همانند دستیاری هوشمند برای انسان خواهد بود و تا حدودی شبیه شما فکر می‌کند. این تکنولوژی به زودی با پیشرفت زیادی همراه خواهد شد و می‌تواند در دنیا تحول بزرگی به وجود آورد.

ایمپلنت اتصال مغز به رایانه

شرکت نورولینک ایمپلنت مغزی آماده می‌کند که مغز انسان را به رایانه متصل می‌کند. این فرایند شامل برداشتن تکه‌ای از جمجمه است. در مرحله بعد ربات‌ها، الکترودهایی که شبیه رشته‌هایی بسیار باریک هستند را در مغز فرد قرار می‌دهند. پس از این مراحل، تنها جای زخم کوچکی روی سر فرد باقی می‌ماند.

این فناوری در حال حاضر بر روی انسان‌ها آزمایش نمی‌شود اما آزمایش‌هایی در آینده بر روی انسان‌ها انجام خواهد شد. این دستگاه حدود یک اینچ و مشابه یک ساعت هوشمند است. این شرکت رشته‌های انعطاف پذیر کوچکی طراحی می‌کند که ۱۰ بار نازک‌تر از موی انسان هستند. هدف این فرایند درمان جراحت‌ها و ترومای مغزی است. مؤسس نورولینک همچنین اعلام کرد که می‌توان تا ۲۵ سال دیگر این فناوری را به یک سیستم اتصال به کل مغز توسعه داد و به این ترتیب همزیستی میان انسان و هوش مصنوعی به وجود آورد.

ابداع ایمپلنت هوشمند برای بیماران آلزایمری

پژوهشگران دانشگاه صنعتی سهند تبریز، موفق به ابداع ایمپلنت هوشمند و روشی نوین برای بیماران آلزایمری شدند. این پژوهشگران موفق به ابداع ایمپلنت هوشمند کوردیناتور اعضای داخلی بیماران آلزایمری و ابداع روشی جدید جهت افزایش عمر مفید این بیماران شدند و در همین راستا جایزه ویژه جشنواره بین‌المللی خیام (International Festival on Top Scientific Researches Khayyam Award) را دریافت کردند.

متاسفانه در هر ۳ ثانیه، یک نفر در جهان و هر ۷ دقیقه، یک نفر در ایران به بیماری آلزایمر مبتلا می‌شود. این بیماری با اینکه مسری نیست اما با سرعت بسیار بالایی در سطح جهانی به صورت پاندمی در حال افزایش است، به طوری که امروزه حدود ۶۰ میلیون نفر در جهان به این بیماری مبتلا هستند.

این بیماری به دلیل اثرگذاری بر روی قسمت‌های مغزی و عصبی، به مرور باعث ایجاد اختلالات شدید در تمامی قسمت‌های فرمان بر از مغز، به خصوص تکلم، تنفس، بلع، سیستم گردش خون و مهارت‌های شناختی می‌شود که می‌توانند مرگبار باشند؛ اختلالات متعدد پیش آمده، در نهایت منجر به مرگ زود هنگام بیمار می‌شوند. با ابداع ایمپلنت هوشمند و روش ابداعی، سعی بر جلوگیری از وقوع اختلالات مذکور در بدن فرد بیمار، افزایش طول عمر و جلوگیری از مرگ زود هنگام بیمار است.

کاهش جراحی‌های زانو با استفاده از ایمپلنت‌های هوشمند

محققان دانشگاه بینگهمتون نیویورک ایمپلنت‌های هوشمندی را طراحی کردند که قادرند میزان فعالیت بیمار را به صورت لحظه‌ای تحت نظر قرار دهند. این ایمپلنت‌های هوشمند مجهز به حسگرهای درونی هستند که میزان فشار وارد شده بر ایمپلنت را اندازه گیری می‌کنند و امکان واکنش و تغییر سریع حرکات را به منظور جلوگیری از آسیب دیدگی ایمپلنت برای بیماران فراهم می‌کنند.

بدین ترتیب پزشکان نیز می‌توانند مناسب‌ترین تمرینات ورزشی و فعالیت‌ها را برای هر یک از بیماران مشخص کنند. محققان برای اجتناب از به کارگیری باتری برای تأمین توان حسگرها، یک مکانیزم جایگزین طراحی کرد‌ه‌اند که توان مورد نیاز ایمپلنت را از حرکت بیمار تأمین می‌کند. در این مکانیزم از الکتریسیته مالشی استفاده می‌شود که از اصطکاک حاصل می‌شود. به محض این که شخص راه می‌رود، اصطکاک حاصل از مالش میکرو سطوح به یکدیگر توان مورد نیاز حسگر را تأمین می‌کند. توان مورد نیاز حسگر معادل ۴.۶ میکرووات است در حالی که توان حاصل از راه رفتن معادل ۶ میکرووات است. جراحی ایمپلنت زانو متداول‌ترین جراحی جایگزینی مفاصل است و بسیاری از این موارد جراحی مربوط به جایگزینی ایمپلنت‌های فرسوده است. محققان امیدوارند با ترکیب حسگرها و سیستم تأمین توان مالشی، طول عمر ایمپلنت‌های زانو را افزایش داده و تعداد جراحی‌های لازم برای جایگزینی ایمپلنت‌ها را کاهش دهند.

ایمپلنت هوشمند برای کمر درد

کارشناسان به تازگی نوعی ایمپلنت به شکل گلوله تفنگ از جنس تیتانیوم به نام (Minteman) طراحی کرده‌اند که می‌تواند مشکل کمر درد بسیاری از افراد را برطرف کند. این شیوه درمانی اکنون به روش تجربی در برخی بیمارستان‌ها در کشور انگلستان بر روی بیماران در حال انجام است. ایمپلنت به پایین ستون مهره‌ها متصل می‌شود و موجب حمایت از آن‌ها و کاهش فشار بر روی اعصاب می‌شود. ایمپلنت درمانی بسیار کوچکی است و نصب آن به صورت سرپایی انجام می‌‌شود و بیمار در همان روز از بیمارستان مرخص ‌می‌شود. نحوه اتصال آن نیز به شکلی است که تنها برشی کوچک در کنار ستون مهره‌ها ایجاد شده و ایمپلنت در آنجا نصب می‌شود. کارشناسان اعلام کرده‌اند این روش کارایی بسیار بیشتری نسبت به روش جراحی تهاجمی ستون مهره‌ها دارد. در روش‌ تهاجمی، افزون بر ریسک جراحی، بیمار پس از عمل نیاز به مراقبت طولانی دارد و برای مدت‌ها قادر به حرکت نیست.

این دستگاه برای درمان وضعیتی به نام باریک شدن کانال نخاعی به کار می‌رود، در اثر این بیماری یک یا چند مهره کمر آسیب می‌بینند که درنتیجه آن فشار زیادی به اعصاب موجود در ستون مهره‌ها وارد می‌شود و فرد دچار احساس درد شدید در کمر و حتی پاهای خود می‌شود. از جمله علت‌های بروز این مشکل، استئوآرتریت (آرتروز)، ابتلا به دیسک کمر، رشد تومور درمحل ستون مهره‌ها و شکستگی‌های نخاعی است. آمارها نشان می‌دهند حدود ۹۵ درصد از افراد بالای ۵۰ سال دچار کمر درد هستند که از این تعداد ۱۰ درصد دچار کمر درد بسیار شدید هستند که در بسیاری موارد راهکار درمانی جراحی است. کارشناسان اعلام کرده‌اند کمر درد یکی از دلایل اصلی ناتوانی و معلولیت در جهان است.

از هر ۱۰ زن و مرد یک نفر دچار کمر درد هستند که تعداد بیشتری را بانوان تشکیل می‌دهند؛ کمر درد سبب از دست دادن کار و افت کیفیت زندگی در افراد در جوامع مختلف می‌شود. درمان متعارف کمر درد، انجام فیزیوتراپی برای رفع فشار وارده بر کمر، استخوان و بافت‌هایی است که بر روی اعصاب قرار دارند. جراحی نیز یکی دیگر از راهکارهای درمانی است اما این شیوه‌های درمانی همیشگی نیستند و احتمال بازگشت بیماری وجود دارد. ایمپلنت درمانی به تدریج سبب بسته شدن شکاف موجود در ستون مهره‌ها و برطرف شدن درد مهره‌های کمر می‌شود. این شیوه درمانی تا کنون بر روی ۲۰ بیمار انگلیسی و ۹۵۰ بیمار در سراسر جهان انجام شده است.

ایمپلنت هوشمند ضد باکتری نانوساخت

در سال‌های اخیر با افزایش تقاضای بافت‌های مصنوعی، آلیاژهای مقاوم زیست سازگار پایه تیتانیوم به طور گسترده‌ای جهت کاربردهای پزشکی استخوانی و دندانی درون کاشت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این دسته از مواد خواص مکانیکی، زیستی، سایشی و خوردگی بالاتری در مقایسه با دیگر آلیاژهای قابل استفاده رایج در صنعت ایمپلنت‌های فلزی دارند و همچنین از نظر عملکرد و جنبه‌های اقتصادی نسبت به نوع عناصر ترکیب شده، توجیه پذیر هستند. در این پروژه، از آلیاژ مقرون به صرفه زیست فعال مقاوم تیتانیومی (Ti۶۷) با ساختار فازی نزدیک به بتا به عنوان زیر لایه ایمپلنت استفاده شده است. این دسته مواد هم برای تأمین عملکرد کلی مطلوب و جایگزینی دراز مدت بافت استخوان نیازمند اصلاح ساختاری سطح با مقاومت بالای خوردگی هستند. از این رو، سطح ایمپلنت با ساختار نواورانه چند لایه فلزی-سرامیکی-کربنی نانو پوشش دهی شده و از الگوریتم هوش مصنوعی ذرات در بهینه‌سازی پارامترهای ساخت استفاده ‌می‌شود. سیستم کامپوزیت-ایمپلنت هوشمند معرفی شده دارای قابلیت بالای استحکام، کنترل تکثیر باکتری، رشد طبیعی بافت استخوان، رسانش دارو و تجاری سازی است.

ساخت ایمپلنت هوشمند با قابلیت جلوگیری از تشنج

گروهی از محققان استرالیایی سیستم قابل‌ کاشت کنترل و تشخیص تشنجی توسعه داده‌اند که مجهز به هوش مصنوعی است. این ایمپلنت که مانع از وقوع اختلالات تشنجی می‌شود برای بیمارانی طراحی شده که عمل جراحی رفع فشار مغز انجام داده‌اند.

این ایمپلنت با استفاده از راه ارتباطی بی‌سیم، اطلاعات جمع‌آوری‌ شده را در اختیار پزشک قرار می‌دهد. کنترل و بررسی فعالیت مغزی پس از جراحی رفع فشار مغزی برای سلامت بیمار حیاتی است چرا که تشنج به صورت مداوم اتفاق می‌افتد و می‌تواند منجر به صرع شود.

شناسایی و تشخیص تشنج‌ها با استفاده از روش‌های کنترل و بررسی فعلی کار بسیار دشواری به شمار می‌رو د. در حال حاضر از دستگاه‌های بزرگ برای کنترل وضعیت بیمار پس از جراحی استفاده می‌شود که تصویر مختصری از فعالیت مغزی را نشان می‌دهند. در روش جدید، به لطف راه ارتباطی بی‌سیم، پزشکان می‌توانند وضعیت مغز بیمار را به صورت مداوم و بی‌درنگ کنترل کنند.

گردآوری: دکتر سرور بهبهانی – دکتر محمد کریمی مریدانی