در سال‌هاي اخير استفاده از ايمپلنت‌هاي هوشمند باعث کاهش عوارض جراحي‌هاي پزشکي شده است. اين ايمپلنت‌ها معمولاً با آنتن‌هاي کوچک راديويي که دارند داده‌هاي دقيقي را از درون بدن بيمار در اختيار جراحان مي‌گذارند. ساختار اين ايمپلنت‌ها معمولاً براساس تگ‌هاي RFID است که در اينترنت اشيا به طور گسترده‌اي استفاده مي‌شوند. اين تگ‌هاي (Tag) سبک و کوچک در درون ايمپلنت‌ها جاسازي مي‌شوند و اطلاعات دقيقي را از ناحيه جراحي شده براي پزشکان ارسال مي‌کنند. اطلاعات دريافتي از اين ايمپلنت‌هاي هوشمند باعث ميشود تا جراحان بتوانند بهترين تصميم‌ها را براي دوران نقاهت بيمار بگيرند. دانشمندان معتقدند با کمک ايمپلنت‌هاي جاسازي شده در بدن بيماران (يا ايمپلنت‌هاي تزريقي يا خوراکي) مي‌توان خطاهاي پزشکي را به شدت کاهش داد. هزينه اين ايمپلنت‌ها نيز با توجه به قيمت پايين تگ‌هاي RFID چندان زياد نيست و نسبت به بسياري از شيوه‌هاي مدرن تصويربرداري، هزينه کمتري دارند.
انواع ايمپلنت‌هاي هوشمند
در حال حاضر انواع ايمپلنت‌هاي هوشمند توسط محققان و متخصصان علم جراحي طراحي شده و به کار گرفته مي‌شوند. ايمپلنت‌هاي دندان از جمله مهمترين تجهيزات کاشتني پزشکي در ساليان اخير بوده‌اند اما در بسياري از موارد اين ايمپلنت‌ها دچار عفونت در لثه مي‌شوند. اين عفونت‌ها مشکلات عديده‌اي را در بيماران به وجود مي‌آورند. ايمپلنت هوشمند دندان مي‌تواند عفونت لثه را تشخيص دهد و هشدارهاي لازم را به جراح دندانپزشک بدهد. ايمپلنت‌هاي هوشمند دارو رسان نيز امروزه در جراحي‌هاي بزرگ و پيشرفته توسط پزشکان به کار گرفته مي‌شوند. اين ايمپلنت‌ها با آناليز خون بيمار، نياز بيمار را به دارو تشخيص مي‌دهند و داروي مورد نظر را به عضو هدف مي‌رسانند. در چنين ايمپلنت‌هايي، دارو در مخزني در زير ايمپلنت قرار دارد.
اخيراً محققان ايراني نيز توانسته‌اند ايمپلنت‌هاي پزشکي ضد باکتري با کمک تکنولوژي نانو بسازند. دانشمندان ايراني با استفاده از آلياژ تيتانيوم موفق به ساخت ايمپلنت‌هاي ضدباکتريايي و هوشمند براي بافتهاي استخواني آسيب ديده شده‌اند. اين ايمپلنت‌ها با استفاده از الگوريتم‌هاي هوش مصنوعي ساختار خود را متناسب با بدن بيمار تغيير مي‌دهند.
ايمپلنت دندان هوشمند
در حالي که اکثر توسعه دهندگان ارتوپدي بر بهبود تکنولوژي‌هاي فعلي متمرکز هستند، تعداد کمي از آن‌ها به فکر ساخت ايمپلنت‌هاي ارتوپدي هوشمند آينده هستند. اين امر از طريق پيشرفت‌هاي فناوري نانو، آکوستيک، رايانه، تکنولوژي ميکرو تراشه و ساير زمينه‌ها امکان پذير است. محققان اين تکنولوژي را براي ترکيب ويژگي‌هاي افزوده شده در ايمپلنت‌هاي معمولي که برخي از اين مشکلات را در هنگام بروز مشکل مطرح مي‌کنند، مورد استفاده قرار مي‌دهند که در صورت استفاده از اين محصول هر گونه اختلالي در اطراف ايمپلنت دندان تشخيص داده شده و در صورت ناموفق بودن ايمپلنت، نشان داده ميشود. با اين حال محققان پيش بيني مي‌کنند که داشتن يک ميکروچاپ هر گونه حرکت را تشخيص داده و برخي از نشانه‌ها را ارائه مي‌دهد و در صورت وجود اختلال به بيمار يا دندانپزشک هشدار مي‌دهند.
سنسورهاي هوشمند بر روي سطح دندان گذاشته ميشود تا موجودات عفوني را در مجاورت دندان‌ها تشخيص بدهند و در صورت بروز اختلال، آنتي بيوتيک لازم به ارگانيسم‌ها تزريق شود. توسط يک قطره PH محيط شيميدر پروتز، هر گونه اختلالي را تشخيص مي‌دهند. اما يکي ديگر از رويکردهاي اميدوار کننده که مانع اختلال فيزيکي و شيميايي ميشود، جايي که محققان سطوح ايمپلنت را تحريک مي‌کنند تا از موجودات زنده‌اي که سعي مي‌کنند به آن متصل شوند، مطلع شوند. آزمايش‌هاي حيواني تا کنون راضي کننده بوده‌اند. دستگاه‌هاي هوشمند موجود براي ديگر اعضا بدن مي‌توانند دما، PH، سطح قند خون و فعاليت الکتريکي قلب و نيروهاي مشترک را حس کنند اما براي ايمپلنت واقعاً هوشمند، بايد توانايي‌هاي بيشتري از قبيل توانايي از راه دور به سيستم روشن و خاموش شدن، جمع آوري داده‌ها و برنامه ريزي مجدد داشته باشد.
ايمپلنت الکترونيک ديسک
(E Disc (Theken Disc LLC
ايمپلنت الکترونيک ديسک، يک ابزار جايگزيني ديسک کل دندان تيتانيوم است و با توانايي سنجش توان نيروي الکترونيکي ساخته شده است و به توانايي سنجش اينکه «بيماران هر چيزي غير طبيعي را انجام بدهند يا خير»، به طور قابل توجهي کمک مي‌کنند. ايمپلنت دندان، که در حال نزديک شدن به آزمايشات باليني است، بر روي يک باتري قابل شارژ اجرا ميشود. بارگيري توسط ستون فقرات، الکترونيک بي‌سيم داخلي آن را انتخاب ميکند. سپس داده‌ها ضبط شده، ذخيره و تجزيه و تحليل مي‌شوند.
کنترل عصب‌هاي مغز با ايمپلنت هوشمند
دانشمندان واحد بيوشيمي دانشگاه آريزونا موفق به طراحي يک ايمپلنت هوشمند مبتني بر اينترنت اشيا شده‌اند. آن‌ها توانسته‌اند با استفاده از تکنيک Optogenetics و با کمک جريان نور، بخش‌هايي از عصب‌هاي مغز را تحريک کنند. اين شيوه براي بازگرداندن حرکت به اندام‌هايي که براثر سکته، فلج شده‌اند مؤثر است. دانشمندان اميدوارند بتوانند از اين ايمپلنت هوشمند براي کاهش درد در بيماري‌هاي مزمن و همچنين درمان برخي از ضايعات مغزي، نخاعي بهره ببرند. تيم تحقيقاتي در تلاش است تا با استفاده از اين تکنيک، راه ارتباط برقرار کردن با مغز را پيدا کند. اگر بتوان محرک‌هاي مناسب را به نورون‌هاي مغزي ارسال کرد به طور قطع واکنش‌هاي مناسبي هم دريافت خواهد شد.
در شيوه Optogenetics دانشمندان يک پروتئين مخصوص به نام Opsins را در درون يک ايمپلنت هوشمند جاسازي مي‌کنند. اين پروتئين با فراميني که از بيرون دريافت ميکند جريان نور را به صورت هدفمند به سمت نورون‌هاي مغزي ارسال ميکند. تا پيش از ابداع اين شيوه، دانشمندان با استفاده از فيبرهاي نوري و باطري‌هاي يکبار مصرف امکان کنترل نورون‌هاي مغزي را داشتند. شيوه قبلي بسيار پرهزينه و با ريسک بالا بود. معمولاً در شيوه فيبر نوري دستگاه در خارج از جمجمه سر قرار مي‌گرفت. بنابراين امکان کنترل دقيق فرکانس يا شدت نور وجود نداشت به همين دليل پزشکان تنها مي‌توانستند در هر لحظه تنها بخش کوچکي از عصب‌ها را تحريک کنند.
تکنولوژي جديد به پزشکان امکان کنترل بيشتر بر عصب‌ها را خواهد داد. اين در حالي است که اين ايمپلنت هوشمند بسيار کوچک است و به آساني زير پوست سر قرار مي‌گيرد. اين ايمپلنت با کمک پروتئين موجود در درون خودش به انتشار فرکانس‌هاي نوري مد نظر پزشکان مي‌پردازد. پزشکان مي‌توانند با کمک ارتباطي که با ايمپلنت هوشمند برقرار مي‌کنند به کنترل شدت نور بپردازند و تنها محدوده مشخصي از عصب‌هاي مغزي را تحريک کنند. اين کنترل مناسب باعث ميشود تا جلوي حرکت تصادفي نورون‌ها گرفته شود. ايمپلنت طراحي شده دو آنتن بسيار کوچک دارد که مي‌توان به وسيله آن‌ها به راحتي جريان سيگنال‌هاي مغزي را دريافت کرد. انرژي اين ايمپلنت هوشمند با استفاده از ميدان‌هاي مغناطيسي ايجاد ميشود. بنابراين انرژي آن به سرعت تمام نمي‌شود و تا حدود 15 سال بدون هيچ مشکلي در بدن بيمار باقي مي‌ماند. اين ويژگي بيمار را از جراحي‌هاي حساس و تعويض مستمر ايمپلنت بي‌نياز ميکند.
ايمپلنت‌هاي هوشمند جايگزين تزريقات دردناک
استفاده از ايمپلنت‌هايي که انرژي مورد نياز خود را به وسيله سلول‌هاي مهندسي‌ساز تأمين مي‌کنند، يکي از روش‌هاي نوين براي مصرف دوزهاي دارويي در بيماري‌هاي مزمن محسوب ميشود. مبتلايان به ديابت يا بيماران دچار کم خوني خطرناک نيازمند مديريت برنامه تزريقات روزانه هستند. ايمپلنت‌ها قادر به نظارت بر مواد سمي درون بدن به صورت لحظه‌اي هستند، داده‌هاي طولاني مدت از وضعيت سلامت فرد تهيه مي‌کنند، هشدار لازم جهت مصرف به موقع داروها را اعلام کرده و حتي روند مصرف داروها را مديريت کنند. محققان دانشگاه تورنتو با همکاري محققان دانشگاه هاروارد به دنبال توسعه ايمپلنت‌هايي از جنس هيدروژل (يک ماده پليمري سازگار با بافت) هستند.
نسل جديد اين ايمپلنت‌ها که از جنس پليمر شفاف هستند سلول‌هاي ژنتيکي دستکاري شده‌اي در درون خود دارند که در واکنش به نور فعال مي‌شوند؛ سلول‌ها مي‌توانند براي آزاد کردن مواد شيميايي درون بدن برنامه ريزي شوند. ابعاد هر ايمپلنت هيدروژل 4 در 40 ميليمتر و ضخامت آن تنها يک ميليمتر است که هر ايمپلنت با سلول‌هاي مهندسي‌ساز به نور پاسخ مي‌دهد. ايمپلنت جديد در دو روش انتقال دوز انسولين و آشکارساز مواد سمي مورد آزمايش قرار گرفتند. سيستم انسولين بر روي موش‌هاي مبتلا به ديابت مورد آزمايش قرار گرفت و با ارسال نور آبي از طريق فيبر نوري به ايمپلنت، سلول‌ها درون ايمپلنت وادار به توليد يک پروتئين براي تحريک توليد انسولين شدند. براي تشخيص سموم نيز سلول‌هاي مهندسي‌ساز در حضور فلزات سنگين نور سبز منتشر مي‌کنند. آزمايشات مختلفي براي توسعه و کاربردي شدن ايمپلنت‌هاي هوشمند مورد نياز است.
ايمپلنت دندان الکترومغناطيسي
ايمپلنت دندان الکترومغناطيسي هوشمند حساس به سنسور با جاي گذاري سنسورهاي هوشمند بر روي سطح دندان موجودات عفوني را در مجاورت دندان‌ها تشخيص مي‌دهد و در صورت بروز اختلال آنتي بيوتيک لازم را به ارگانيسم‌ها تزريق ميکند.آنتي‌بيوتيک ها شروع به کار کرده و توسط يک قطره PH محيط شيمي در پروتز، هر گونه اختلالي را تشخيص مي‌دهند.
فناوري دنداپزشکي Magdent جهت ادغام و رشد سريع استخوان
Magdent، فرم جديدي از درمان ايمپلنت است که از فرستنده‌هاي الکترومغناطيسي براي سرعت بخشيدن به فرآيند استفاده ميکند. کاشت دندان ايمپلنت شده به صورت سنتي، در طي پروسه 9 ماهه انجام ميشود تا ايمپلنت به بهبودي کامل برسد اما با روش جديد ايمپلنت دندان مگدنت، اين مدت زمان مي‌تواند تا 70 درصد کاهش يابد. اين درمان پيشتر براي استفاده در اتحاديه اروپا مورد تأييد قرار گرفته و دندانپزشکان انگلستان از ابتداي سال 2017 به آن دسترسي داشته‌اند. دستگاه الکترومغناطيس مينياتور (MED) شامل يک کلاه باطري محور است که در بالاي پست ايمپلنت دندان قرار مي‌گيرد و انرژي الکترومغناطيسي پالس را منتشر ميکند که امکان ادغام سريع‌تر استخوان و تقويت استخوان‌هاي اطراف را فراهم ميکند. ميدان‌هاي الکترومغناطيسي پالس پيشتر نشان داده‌اند که به روند بازسازي استخوان کمک مي‌کنند و جريان خون و اکسيژن سازي بافت را بهبود مي‌بخشند.
چگونگي کاربرد ايمپلنت دندان مگدنت
متخصصين دندانپزشکي با استفاده از فرستنده‌هاي الکترومغناطيسي که در انتهاي ايمپلنت نصب ميشود درمان را توسعه مي‌دهند و دستگاه ايمپلنت را قادر مي‌سازند تا خيلي سريع منجر به تحريک رشد استخوان و تسريع در روند بهبودي شود.Magdent ادعا ميکند اين سيستم به ويژه براي بيماراني که در معرض خطر پوکي استخوان يا پيشگيري از سرطان قرار دارند بسيار مفيد است. بسياري از شرکت‌ها تلاش مي‌کنند با تغيير شکل پيچ، زمان درمان را کاهش دهند اما پيشرفت‌هاي جزئي چندان موفقيت آميز نبوده‌اند. اين سيستم جديد، با تحريک رشد استخوان، روند بهبودي را هدف قرار داده و طيف گسترده‌اي از بيماران را جذب کرده است.
درمان ايمپلنت دندان به روش الکترومغناطيس جهت پيشگيري از عفونت دندان
استفاده از تکنولوژي الکترومغناطيسي براي کساني که براي لذت بردن از لبخندي زيبا عجله دارند مفيد نيست. اين يک ابزار مؤثر براي پيشگيري يا درمان پريمايپنتيت است. عفونتي که مي‌تواند بلافاصله بعد از قرار دادن ايمپلنت‌ها ايجاد شود. انتظار مي‌رود هزينه درمان حدود 50 پوند در هر دندان بيشتر از هزينه‌هاي ايمپلنت سنتي باشد.
علت طولاني بودن روند ادغام ايمپلنت در استخوان
بازار ايمپلنت‌هاي دنداني بسيار گسترده و فراگير است. با اين حال، روند ادغام ايمپلنت در استخوان ممکن است طولاني و در بعضي موارد به علت ضخامت پايين استخوان و کم بودن توده استخواني، ناموفق باشد.
ساخت ايمپلنت دنداني با دارو رساني هوشمند ايمپلنت
دهان ما داراي بسياري از ميکرو ارگانيسم‌ها مانند عوامل بيماري باکتريايي و قارچي است. در ايمپلنت‌هاي دنداني مرسوم، پاتوژن ها قادرند به سرعت يک (به اصطلاح) بيوفيلم توليد کنند که در برابر داروهايي مثل آنتي‌بيوتيک‌ها مقاوم است. به همين دليل در اين مدل ايمپلنت‌ها ريسک پيدايش عفونت‌ها بالاست و ممکن است درمان آن‌ها مشکل باشد. محققان دانشگاه فلوريدا يک نوع ايمپلنت دنداني ساخته‌اند با دارو رساني هوشمند خطر عفونت‌ها را کاهش مي‌دهد. دارورساني هوشمند ايمپلنت توسط يک مخزن در زير تاج دندان انجام ميشود که يک پيچ آن را پوشش مي‌دهد. اين پيچ کمک ميکند که درون اين مخزن با داروهاي ضد ميکروبي پر شود. ايمپلنت از سطحي متخلخل ساخته شده است تا اين مواد ضد ميکروبي به تدريج از مخزن به بيرون از ايمپلنت هدايت شوند و در تماس مستقيم با سلول‌هاي استخوان قرار گيرند؛ درنتيجه باکتري‌ها نمي‌توانند بيوفيلم تشکيل دهند. در آزمايشگاه، ايمپلنت تحت آزمايش‌هاي مختلف براي استفاده از کلر هگزيدين قرار گرفت. کلر هگزيدين يک دهان شويه مطرح جهاني با اثر ضد ميکروبي قوي است. مطالعات نشان دادند که باکتري استروپتوکوکوس موناس، نوعي از باکتري دهاني که باعث عفونت در دهان ميشود، در حضور کلر هگزيدين ديگر قادر به توليد بيوفيلم تا مدت طولاني نيست. همچنين بيوفيلم‌هايي که پيشتر رشد کردهاند در مدت زمان کوتاهي نابود شدند. اين بدين معني است که اين نوع ايمپلنت از لحاظ پيشگيري و کنترل عفونت مؤثر هستند.
تحول در ايمپلنت‌هاي پزشکي با مواد هوشمند
فرآيند جديدي به دنياي پزشکي معرفي شده است که مي‌تواند پايداري ايمپلنت‌هايي همچون زانوي مصنوعي يا مفصل ران را با استفاده از نانوالياف متحول کند. يک تيم تحقيقاتي توانست جايزه ابداعات پزشکي (Medical Futures Innovation Award) را به جهت دسترسي به يک فرايند بسيار پيشرفته در زمينه پوشش‌دهي ايمپلنت‌ها با نانوالياف به دست آورد. اين فرآيند که براي اولين بار ارائه شده است کمک خواهد کرد تا ايمپلنت‌ها به استخوان‌ها به صورت طبيعي پيوند بخورند و عمر بيماران را افزايش دهند.
اين فرآيند منحصر به فرد، در مرکز فناوري‌هاي ميکرو و نانو (MNTC) در شوراي تجهيزات علم و فناوري انگلستان (STFC) به دست آمده و مجوز انحصاري آن به شرکت الکترواسپينينگ (TECL) که يکي از شرکت‌هاي منشعب از شوراي مذکور است داده شده است. اين تکنيک پيشرفته مبتني بر يک روش موجود به نام الکتروريسي است. در الکتروريسي از يک ميدان الکتريکي براي تبديل پليمر به الياف بسيار باريک استفاده ميشود. اين الياف سپس در هم بافته مي‌شوند تا بافتهاي از الياف نانومتري تشکيل دهند. فناوري الکتروريسي يک فناوري پايه براي پزشکي است که کاربردهاي گسترده‌اي، از احياي بافت گرفته تا دارورساني دارد.
در فرآيند اخير، ساختارهاي نانومتري مشابه مو و البته هزار بار نازک‌تر از آن، الکتروريسي مي‌شوند و به سطح يک ايمپلنت ارتوپدي اضافه مي‌شوند تا يک فصل مشترک زنده بين عضو مصنوعي و استخوان طبيعي به وجود آيد. اين کار نه تنها کارآيي عضو مصنوعي را افزايش خواهد داد، بلکه عمر آن و در نتيجه عمر بيماران را نيز بيشتر خواهد کرد. علاوه بر اين، مي‌توان يک پوشش بيولوژيکي منحصر به فرد بر روي ايمپلنت ايجاد کرد تا رشد استخوان و پيوند آن به ايمپلنت را تسهيل و تسريع کند.
ده درصد از بيماراني که عمل کاشت عضو انجام مي‌دهند، دچار عفونت شده و مجبور به رد عضو هستند. اين مشکل سالانه 14 ميليون پوند براي انگليس و 224 ميليون پوند براي دنيا هزينه دارد. با پوشش‌هاي جديد مي‌توان اين مشکل را حل کرد که هم به نفع بيماران است و هم به نفع اقتصاد دنيا. اين جايزه امکان افزايش مقياس تست‌ها و تجاري‌سازي ايمپلنت‌ها را براي ما فراهم خواهد کرد.
گوگل و ايمپلنت هوش مصنوعي در مغز
دانشمندان هوش مصنوعي بر اين باورند که طي 20 آينده به کمک کاشت ايمپلنت هوش مصنوعي مي‌توانيم گوگل را در مغزمان داشته باشيم. با استفاده از اين تکنولوژي يادگيري بسيار آسان خواهد بود.
نيکولاس کارينوس (Nikolas Kairinos)، يکي از متخصصان حوزه هوش مصنوعي چنين عنوان ميکند که انسان‌ها با استفاده از ايمپلنت‌هاي مغزي مي‌توانند با مشکل حفظ کردن مطالب خداحافظي کنند؛ چرا که به کمک اين تکنولوژي ديگر نيازي به حفظ کردن نخواهد بود؛ براي مثال به وسيله اين ايمپلنت‌ها نيازي به جستجوي مداوم در گوگل نخواهد بود و تمامي پاسخ‌ها در مغزتان قرار خواهد داشت. وي افزود اگر قصد داريد ترجمه يک کلمه به زبان ديگر را پيدا کنيد، به واسطه ايمپلنت هوش مصنوعي پاسخ در مغز شما آماده خواهد بود. آينده اين ايمپلنت هوش مصنوعي شبيه فناوري استارتاپ نورالينک (Neuralink) خواهد بود که توسط ايلان ماسک طراحي شده است. اين استارتاپ با هدف ايجاد تراشه‌هاي رايانه‌اي که در داخل مغز انسان قابل کاشت است، فاصله ميان انسان و ماشين را به ميزان قابل توجهي کاهش خواهد داد. چنين تراشه‌هايي مي‌توانند حس لامسه کاربران را بازيابي کرده و سيگنال‌هاي پيچيده‌اي که در داخل مغز انسان ايجاد شده‌اند را نيز رمزگشايي کنند؛ در واقع تراشه آن‌ها را به اعدادي تبديل خواهد کرد تا سيگنال‌ها قابل پردازش شوند. اين ايمپلنت مغزي همانند دستياري هوشمند براي انسان خواهد بود و تا حدودي شبيه شما فکر ميکند. اين تکنولوژي به زودي با پيشرفت زيادي همراه خواهد شد و مي‌تواند در دنيا تحول بزرگي به وجود آورد.
ايمپلنت اتصال مغز به رايانه
شرکت نورولينک ايمپلنت مغزي آماده ميکند که مغز انسان را به رايانه متصل ميکند. اين فرايند شامل برداشتن تکه‌اي از جمجمه است. در مرحله بعد ربات‌ها، الکترودهايي که شبيه رشته‌هايي بسيار باريک هستند را در مغز فرد قرار مي‌دهند. پس از اين مراحل، تنها جاي زخم کوچکي روي سر فرد باقي مي‌ماند.
اين فناوري در حال حاضر بر روي انسان‌ها آزمايش نمي‌شود اما آزمايش‌هايي در آينده بر روي انسان‌ها انجام خواهد شد. اين دستگاه حدود يک اينچ و مشابه يک ساعت هوشمند است. اين شرکت رشته‌هاي انعطاف پذير کوچکي طراحي ميکند که 10 بار نازک‌تر از موي انسان هستند. هدف اين فرايند درمان جراحت‌ها و تروماي مغزي است. مؤسس نورولينک همچنين اعلام کرد که مي‌توان تا 25 سال ديگر اين فناوري را به يک سيستم اتصال به کل مغز توسعه داد و به اين ترتيب همزيستي ميان انسان و هوش مصنوعي به وجود آورد.
ابداع ايمپلنت هوشمند براي بيماران آلزايمري
پژوهشگران دانشگاه صنعتي سهند تبريز، موفق به ابداع ايمپلنت هوشمند و روشي نوين براي بيماران آلزايمري شدند. اين پژوهشگران موفق به ابداع ايمپلنت هوشمند کورديناتور اعضاي داخلي بيماران آلزايمري و ابداع روشي جديد جهت افزايش عمر مفيد اين بيماران شدند و در همين راستا جايزه ويژه جشنواره بين‌المللي خيام
(International Festival on Top Scientific Researches Khayyam Award) را دريافت کردند.
متاسفانه در هر 3 ثانيه، يک نفر در جهان و هر 7 دقيقه، يک نفر در ايران به بيماري آلزايمر مبتلا ميشود. اين بيماري با اينکه مسري نيست اما با سرعت بسيار بالايي در سطح جهاني به صورت پاندمي در حال افزايش است، به طوري که امروزه حدود 60 ميليون نفر در جهان به اين بيماري مبتلا هستند.
اين بيماري به دليل اثرگذاري بر روي قسمت‌هاي مغزي و عصبي، به مرور باعث ايجاد اختلالات شديد در تمامي قسمت‌هاي فرمان بر از مغز، به خصوص تکلم، تنفس، بلع، سيستم گردش خون و مهارت‌هاي شناختي ميشود که مي‌توانند مرگبار باشند؛ اختلالات متعدد پيش آمده، در نهايت منجر به مرگ زود هنگام بيمار مي‌شوند. با ابداع ايمپلنت هوشمند و روش ابداعي، سعي بر جلوگيري از وقوع اختلالات مذکور در بدن فرد بيمار، افزايش طول عمر و جلوگيري از مرگ زود هنگام بيمار است.
کاهش جراحي‌هاي زانو با استفاده از ايمپلنت‌هاي هوشمند
محققان دانشگاه بينگهمتون نيويورک ايمپلنت‌هاي هوشمندي را طراحي کردند که قادرند ميزان فعاليت بيمار را به صورت لحظه‌اي تحت نظر قرار دهند. اين ايمپلنت‌هاي هوشمند مجهز به حسگرهاي دروني هستند که ميزان فشار وارد شده بر ايمپلنت را اندازه گيري مي‌کنند و امکان واکنش و تغيير سريع حرکات را به منظور جلوگيري از آسيب ديدگي ايمپلنت براي بيماران فراهم مي‌کنند.
بدين ترتيب پزشکان نيز مي‌توانند مناسب‌ترين تمرينات ورزشي و فعاليت‌ها را براي هر يک از بيماران مشخص کنند. محققان براي اجتناب از به کارگيري باتري براي تأمين توان حسگرها، يک مکانيزم جايگزين طراحي کردهاند که توان مورد نياز ايمپلنت را از حرکت بيمار تأمين ميکند. در اين مکانيزم از الکتريسيته مالشي استفاده ميشود که از اصطکاک حاصل ميشود. به محض اين که شخص راه مي‌رود، اصطکاک حاصل از مالش ميکرو سطوح به يکديگر توان مورد نياز حسگر را تأمين ميکند. توان مورد نياز حسگر معادل 4.6 ميکرووات است در حالي که توان حاصل از راه رفتن معادل 6 ميکرووات است. جراحي ايمپلنت زانو متداول‌ترين جراحي جايگزيني مفاصل است و بسياري از اين موارد جراحي مربوط به جايگزيني ايمپلنت‌هاي فرسوده است. محققان اميدوارند با ترکيب حسگرها و سيستم تأمين توان مالشي، طول عمر ايمپلنت‌هاي زانو را افزايش داده و تعداد جراحي‌هاي لازم براي جايگزيني ايمپلنت‌ها را کاهش دهند.
ايمپلنت هوشمند براي کمر درد
کارشناسان به تازگي نوعي ايمپلنت به شکل گلوله تفنگ از جنس تيتانيوم به نام (Minteman) طراحي کردهاند که مي‌تواند مشکل کمر درد بسياري از افراد را برطرف کند. اين شيوه درماني اکنون به روش تجربي در برخي بيمارستان‌ها در کشور انگلستان بر روي بيماران در حال انجام است. ايمپلنت به پايين ستون مهره‌ها متصل ميشود و موجب حمايت از آن‌ها و کاهش فشار بر روي اعصاب ميشود. ايمپلنت درماني بسيار کوچکي است و نصب آن به صورت سرپايي انجام ميشود و بيمار در همان روز از بيمارستان مرخص ميشود. نحوه اتصال آن نيز به شکلي است که تنها برشي کوچک در کنار ستون مهره‌ها ايجاد شده و ايمپلنت در آنجا نصب ميشود. کارشناسان اعلام کردهاند اين روش کارايي بسيار بيشتري نسبت به روش جراحي تهاجمي ستون مهره‌ها دارد. در روش تهاجمي، افزون بر ريسک جراحي، بيمار پس از عمل نياز به مراقبت طولاني دارد و براي مدت‌ها قادر به حرکت نيست.
اين دستگاه براي درمان وضعيتي به نام باريک شدن کانال نخاعي به کار مي‌رود، در اثر اين بيماري يک يا چند مهره کمر آسيب مي‌بينند که درنتيجه آن فشار زيادي به اعصاب موجود در ستون مهره‌ها وارد ميشود و فرد دچار احساس درد شديد در کمر و حتي پاهاي خود ميشود. از جمله علت‌هاي بروز اين مشکل، استئوآرتريت (آرتروز)، ابتلا به ديسک کمر، رشد تومور درمحل ستون مهره‌ها و شکستگي‌هاي نخاعي است. آمارها نشان مي‌دهند حدود 95 درصد از افراد بالاي 50 سال دچار کمر درد هستند که از اين تعداد 10 درصد دچار کمر درد بسيار شديد هستند که در بسياري موارد راهکار درماني جراحي است. کارشناسان اعلام کردهاند کمر درد يکي از دلايل اصلي ناتواني و معلوليت در جهان است. از هر 10 زن و مرد يک نفر دچار کمر درد هستند که تعداد بيشتري را بانوان تشکيل مي‌دهند؛ کمر درد سبب از دست دادن کار و افت کيفيت زندگي در افراد در جوامع مختلف ميشود. درمان متعارف کمر درد، انجام فيزيوتراپي براي رفع فشار وارده بر کمر، استخوان و بافت‌هايي است که بر روي اعصاب قرار دارند. جراحي نيز يکي ديگر از راهکارهاي درماني است اما اين شيوه‌هاي درماني هميشگي نيستند و احتمال بازگشت بيماري وجود دارد. ايمپلنت درماني به تدريج سبب بسته شدن شکاف موجود در ستون مهره‌ها و برطرف شدن درد مهره‌هاي کمر ميشود. اين شيوه درماني تا کنون بر روي 20 بيمار انگليسي و 950 بيمار در سراسر جهان انجام شده است.
ايمپلنت هوشمند ضد باکتري نانوساخت
در سال‌هاي اخير با افزايش تقاضاي بافتهاي مصنوعي، آلياژهاي مقاوم زيست سازگار پايه تيتانيوم به طور گسترده‌اي جهت کاربردهاي پزشکي استخواني و دنداني درون کاشت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اين دسته از مواد خواص مکانيکي، زيستي، سايشي و خوردگي بالاتري در مقايسه با ديگر آلياژهاي قابل استفاده رايج در صنعت ايمپلنت‌هاي فلزي دارند و همچنين از نظر عملکرد و جنبه‌هاي اقتصادي نسبت به نوع عناصر ترکيب شده، توجيه پذير هستند. در اين پروژه، از آلياژ مقرون به صرفه زيست فعال مقاوم تيتانيومي (Ti67) با ساختار فازي نزديک به بتا به عنوان زير لايه ايمپلنت استفاده شده است. اين دسته مواد هم براي تأمين عملکرد کلي مطلوب و جايگزيني دراز مدت بافت استخوان نيازمند اصلاح ساختاري سطح با مقاومت بالاي خوردگي هستند. از اين رو، سطح ايمپلنت با ساختار نواورانه چند لايه فلزي-سراميکي-کربني نانو پوشش دهي شده و از الگوريتم هوش مصنوعي ذرات در بهينه‌سازي پارامترهاي ساخت استفاده ميشود. سيستم کامپوزيت-ايمپلنت هوشمند معرفي شده داراي قابليت بالاي استحکام، کنترل تکثير باکتري، رشد طبيعي بافت استخوان، رسانش دارو و تجاري سازي است.
ساخت ايمپلنت هوشمند با قابليت جلوگيري از تشنج
گروهي از محققان استراليايي سيستم قابل کاشت کنترل و تشخيص تشنجي توسعه داده‌اند که مجهز به هوش مصنوعي است. اين ايمپلنت که مانع از وقوع اختلالات تشنجي ميشود براي بيماراني طراحي شده که عمل جراحي رفع فشار مغز انجام داده‌اند.
اين ايمپلنت با استفاده از راه ارتباطي بي‌سيم، اطلاعات جمع‌آوري شده را در اختيار پزشک قرار مي‌دهد. کنترل و بررسي فعاليت مغزي پس از جراحي رفع فشار مغزي براي سلامت بيمار حياتي است چرا که تشنج به صورت مداوم اتفاق مي‌افتد و مي‌تواند منجر به صرع شود.
شناسايي و تشخيص تشنج‌ها با استفاده از روش‌هاي کنترل و بررسي فعلي کار بسيار دشواري به شمار مي‌رو د. در حال حاضر از دستگاه‌هاي بزرگ براي کنترل وضعيت بيمار پس از جراحي استفاده ميشود که تصوير مختصري از فعاليت مغزي را نشان مي‌دهند. در روش جديد، به لطف راه ارتباطي بي‌سيم، پزشکان مي‌توانند وضعيت مغز بيمار را به صورت مداوم و بي‌درنگ کنترل کنند.
منابع
https://engr.arizona.edu/index
دیدگاه ها