Група вчених з Інституту біомеханічної інженерії Фраунгофера (Німеччина) розробила нову концепцію медичних імплантатів для лікування функціональних розладів.
Сучасні імплантати, водії ритму серця (кардіостимулятори) чи стимулятори мозку тощо, активують нервові закінчення електричним струмом. На відміну від фармакологічних препаратів, вони не мають ніяких побічних ефектів і діють безпосередньо в зоні інтересу.
Одна із суттєвих проблем застосування імплантатів – джерело живлення приладу. Проводи і кабелі від джерела живлення робить використання імплантатів не зручним, а автономні джерела мають обмежений термін експлуатації. Крім того, велике значення має розміри імплантату.
Новий медичний імплантат має розмір нігтя мізинця. Нове покоління приладів може працювати в автономному режимі все життя пацієнта. Крім того, лікування функціонального розладу можливе цілою мережею мініатюрних приладів. Імплантати можуть обмінюватися з даними один з одним в режимі реального часу без будь-яких побічних ефектів.
Крім комунікації один з одним, імплантати можуть видавати інформацію лікарю чи пацієнту в будь-який час. Таким чином, пацієнт може налаштувати режим роботи відповідно до поточних потреб за допомогою ноутбука чи смартфона чи оптимізувати процес лікування керуючись порадами лікаря.
Попередні дослідження ефективність мережі імплантатів проводились в наступних сферах – позбавлення від шуму у вухах (тинітусі), покращення моторики кишківника (затримка чи координація акту дефекації), часткове відновлення рухомості руки при параплегіях.
При лікуванні тинітусу по одному мікроімплантату встановлювалося у кожне вухо. Імплантат стимулював кругле вікно внутрішнього вуха моделюючи активність нервового закінчення і знижуючи фантомні шуми.
Порушення моторики шлунково-кишкового тракту часто виникає в абдомінальній хірургії у хворих на діабет чи при паралічі нижніх кінцівок. Імплантати встановлювалися в стратегічних точках кишкового такту. Кожний мікропристрій збирає інформацію про активність на певній ділянці і відсилає її на центральний блок керування. Вся інформація аналізується і надсилається відповідним елементам для стимуляції кишківника. Таким чином процес травлення проходить більш м’яко.
Особливо складне завдання – відновлення хватальної функції кисті. М’язи передпліччя планують стимулювати 20 мікро імплантатами, які дозволяють відновити до 8 рухів руки. Пацієнт буде контролювати рух руки за допомогою системи стеження за очима – задані рухи очей, повік чи голови надсилають команди до центрального блоку керування, що дає команду відповідним імплантатам.
Мережа імплантатів дає декілька переваг. Всі елементи мережі зв’язуються між собою по бездротовій системі, що виключає використання крихких кабелів. Також була створена мініатюрна інтегральна система для приймання, обробки і випромінювання сигналів для стимуляції
Проблема енергопостачання, що гальмувала розвиток технологій імплантації, теж вирішена. Центральна інтегральна система має індуктивну зарядку, блок керування може забезпечувати зарядку імплантатів 24 години на добу. У кожному з описаних вище випадках пацієнт може носити базову станцію як манжету на руці чи животі або у вусі.
Зовнішнє джерело живлення гарантує довготривалу і безперебійну роботу імплантатів. Крім того, такий підхід дозволяє більш раціонально використовувати електроенергію. Оскільки кожний імплантат отримує задану кількість енергії. Для запобігання непередбачуваних випадків індуктивна станція може комплектуватися акумулятором.
Почалися тільки перші випробування імплантатів, які продемонстрували ефективність нової системи. Попереду ще довгий шлях до впровадження нової методики в клінічну практику.
Підписуйтесь на наш Telegram канал Enigma