Implantes de rodilla inteligentes y autoamplificados

La cirugía de reemplazo de rodilla es el procedimiento de reemplazo de articulación más común, y la cantidad de cirugías aumenta cada año. Esta cirugía se realiza para pacientes más jóvenes y más activos que enfrentan un dilema:cuando se someten a la cirugía, se espera que permanezcan físicamente activos por su salud en general, pero esa actividad también puede desgastar el nuevo implante. A menudo, los médicos no saben si los pacientes se están esforzando demasiado hasta que comienzan a desarrollar síntomas. En ese momento, el daño al implante ya está hecho. Para un paciente joven, someterse a una cirugía de reemplazo de rodilla cada cinco o diez años es una tarea abrumadora, pero encontrar el equilibrio perfecto entre los niveles de actividad para mantener la integridad del implante ha sido igualmente intimidante.

Se desarrollaron implantes de rodilla más inteligentes que monitorean los cambios en la actividad a medida que ocurren. El implante tiene sensores incorporados que pueden monitorear cuánta presión se ejerce sobre el implante para que los médicos puedan tener una comprensión más clara de cuánta actividad está afectando negativamente al implante. Los sensores permiten a los médicos decirles a los pacientes cuándo un cierto movimiento se ha vuelto demasiado para el implante para que los pacientes puedan ajustarse rápidamente y evitar daños mayores al implante. Les ayuda a encontrar el nivel de actividad óptimo para cada paciente en particular.

Si bien los sensores resolvieron un problema, crearon otro. Alimentar los sensores con una batería significaba que la batería tendría que ser reemplazada periódicamente y, por lo tanto, anularía el propósito de un implante inteligente. En cambio, un mecanismo de recolección de energía puede impulsar el implante de rodilla a partir del movimiento. Se utilizó energía triboeléctrica, un tipo de energía que se obtiene de la fricción. Una vez que alguien camina, la fricción de las microsuperficies que entran en contacto entre sí se puede usar para alimentar los sensores de carga. Se determinó que el circuito necesitaría 4,6 microvatios. Las pruebas preliminares mostraron que la caminata de una persona promedio producirá 6 microvatios de potencia, más que suficiente para alimentar los sensores.

Estos implantes inteligentes no solo brindarán retroalimentación a los médicos, sino que también ayudarán a los investigadores en el desarrollo de futuros implantes. La combinación de sensores de actividad y un sistema autoalimentado aumentará la vida útil de los implantes de rodilla y reducirá la necesidad de cirugías de seguimiento.