Smart Spine Implant: Überwachung des Heilungsverlaufs nach Wirbelsäulenversteifung in Echtzeit
Wirbelsäulenversteifungsoperationen sind zwar generell effektiv, aber mit postoperativen Komplikationen verbunden. Zwei Hauptkomplikationen, Schraubenlockerung und Pseudarthrose, bleiben oft unentdeckt, bis Patienten anhaltende Schmerzen erleben und möglicherweise Revisionsoperationen benötigen.
Die derzeitige postoperative Überwachung basiert auf intermittierender Bildgebung, die nur Momentaufnahmen bei geplanten Nachuntersuchungen liefert und kritische Veränderungen zwischen den Terminen möglicherweise verpasst. Darüber hinaus versagen aktuelle Bildgebungstechnologien oft bei der korrekten Identifikation von Komplikationen. Daraus folgt, dass heutige Rehabilitationsprotokolle aus allgemeinen Richtlinien abgeleitet sind, anstatt sie den patientenspezifischen Fortschritten anzupassen, was entweder zu vorzeitiger Mobilisierung (mit Komplikationsrisiko) oder verzögerter Genesung (mit verlängerter Beeinträchtigung) führt.
Unser Team entwickelt eine Proof-of-Concept Lösung zur Behebung dieser Einschränkungen: einen Wirbelsäulenimplantat-Sensor, der kontinuierlich den Genesungsverlauf überwacht und eine frühzeitige Erkennung von Komplikationen ermöglicht.
Abbildung 1: Das neuartige Sensorsystem besteht aus Kraftsensoren, die an den Fusionsstäben befestigt sind, und einer zentralen Einheit für Datenverarbeitung und Kommunikation.
Kontinuierliche Kraftanalyse in Echtzeit
Der Sensor kann einfach an die Fusionsstäbe befestigt werden und misst kontinuierlich die durch das Implantat übertragenen Kräfte. Die aufgezeichneten Kraftmuster dienen als Indikatoren für Heilungsfortschritt und Komplikationsentwicklung. Anwendungsspezifische Schaltkreise und ein effizientes Digitalisierungsverfahren ermöglichen einen ununterbrochenen Betrieb des Sensors für über 6 Monate ohne Batteriewechsel.
Klinische Anwendungen
Das System ist darauf ausgelegt, verbesserte klinische Möglichkeiten zu bieten:
- Frühzeitige Komplikationserkennung: Das Entstehen einer Komplikation soll frühzeitig erkannt werden können, damit konservative Interventionen ermöglicht werden, anstatt risikoreicher Revisionsoperationen.
- Personalisierte Rehabilitation: Aktivitätslevel und Rehabilitationsprotokoll basieren auf individuellem Heilungsfortschrit anstatt auf generischen Richtlinien.
- Aktivitätsoptimierung: Tägliche Belastungsmuster können analysiert werden, um sowohl schädliche Überbelastung als auch unzureichender Stimulation zu verhindern.
- Objektive Fusionsbewertung: Bestimmung des Knochenfusionsstatus ohne Strahlenbelastung.
