„Като хирург съм най-развълнуван от използването на измервания, събрани с костно-повърхностна електроника, за да осигуря някой ден на моите пациенти индивидуализирана ортопедична грижа – с цел ускоряване на рехабилитацията и максимизиране на функцията след травматични наранявания“, каза сътрудник на проучването -старши автор д-р Дейвид Марголис, асистент професор по ортопедична хирургия в Медицинския колеж на Университета Аризона - Тусон и ортопедичен хирург в Банер - Университетски медицински център Тусон.
Фрактурите на крехкостта, свързани със състояния като остеопороза, са причина за повече дни, прекарани в болницата, отколкото инфаркти, рак на гърдата или рак на простатата. Въпреки че все още не са тествани или одобрени за употреба при хора, безжичните костни устройства могат един ден да се използват не само за наблюдение на здравето, но и за подобряването му, каза съавторът на изследването Филип Гутруф, асистент по биомедицинско инженерство и Крейг М. Сътрудник на факултета Berge в Колежа по инженерство.
„Да можеш да наблюдаваш здравето на опорно-двигателния апарат е изключително важно“, каза Гутруф, който също е член на института BIO5 към университета. „С този интерфейс вие всъщност имате компютър на костите. Тази технологична платформа ни позволява да създаваме инструменти за разследване за учените, за да открият как работи мускулно-скелетната система и да използват събраната информация, за да помогнат за възстановяването и терапията.“
Тъй като мускулите са толкова близо до костите и се движат толкова често, важно е устройството да е достатъчно тънко, за да избегне дразнене на околните тъкани или изместване, обясни Гутруф.
„Тънката структура на устройството, приблизително толкова дебела, колкото лист хартия, означава, че може да се приспособи към извивката на костта, образувайки стегната връзка“, каза Алекс Бъртън, докторант по биомедицинско инженерство и съавтор на изследването. „Те също не се нуждаят от батерия. Това е възможно с помощта на метод за предаване на енергия и комуникация, наречен комуникация в близко поле, или NFC, който също се използва в смартфони за безконтактно плащане.“
Керамичното лепило расте до кост
Външните слоеве на костите се отделят и обновяват точно като външните слоеве на кожата. Така че, ако се използва традиционно лепило за закрепване на нещо към костта, то ще падне само след няколко месеца. За да се справи с това предизвикателство, съавторът на изследването и член на BIO5 Institute John Szivek – професор по ортопедична хирургия и биомедицинско инженерство – разработи лепило, което съдържа калциеви частици с атомна структура, подобна на костните клетки, което се използва за закрепване на костната повърхност електроника до мозъка на костите.
„Костта основно смята, че устройството е част от нея и расте до самия сензор“, каза Гутруф. "Това му позволява да образува постоянна връзка с костта и да прави измервания за дълги периоди от време."
Например, лекар може да прикрепи устройството към счупена или счупена кост, за да наблюдава процеса на оздравяване. Това може да бъде особено полезно при пациенти със заболявания като остеопороза, тъй като те често страдат от рефрактури. Знаейки колко бързо и колко добре зараства костта, може също така да се информират решенията за клинично лечение, като например кога да се премахне временен хардуер като пластини, пръти или винтове.
На някои пациенти се предписват лекарства, предназначени да ускорят заздравяването на костите или да подобрят костната плътност, но тези рецепти могат да имат странични ефекти. Близкото наблюдение на костите би позволило на лекарите да вземат по-информирани решения относно нивата на дозиране на лекарствата.
