Implantes seguros y cómodos para el paciente para una terapia personalizada
Electrónica de implante altamente integrada con radiotelemetría y un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC) para registrar bioseñales y para estimulación. Crédito: Fraunhofer IBMT
Los implantes pueden ayudar activamente al cuerpo, como en el caso de los marcapasos, las neuroprótesis o los implantes cocleares. En el futuro, los implantes activos serán más pequeños, consumirán menos energía y, sobre todo, serán más cómodos para el paciente. Es por eso que el Instituto Fraunhofer de Ingeniería Biomédica IBMT está trabajando en miniaturización, fuentes de alimentación externas e implantes en red inalámbrica. Los últimos desarrollos se presentarán en COMPAMED/MEDICA en Dsseldorf del 15 al 18 de noviembre (Hall 13, Stand D60).
Mientras que los implantes dentales solo reemplazan el diente y ayudan a masticar los alimentos de la misma manera que el original, otros implantes sostienen activamente el cuerpo y, por lo tanto, se denominan «implantes activos». Un ejemplo bien conocido es el marcapasos, que se implanta en el área del pecho debajo de la piel del paciente y emite pulsos para estimular el ritmo cardíaco cuando se vuelve demasiado lento. La energía que necesita es suministrada por una batería. Sin embargo, hay algunas terapias innovadoras en desarrollo que podrían usar implantes pequeños para reemplazar algunas terapias basadas en medicamentos que requerirán implantes diminutos que usan muy poca energía. El objetivo principal es proporcionar la máxima atención y una terapia personalizada para el paciente.
Los científicos de Fraunhofer IBMT están apoyando a los fabricantes con su enorme experiencia adquirida durante 20 años de trabajo en implantes activos. Los últimos desarrollos de Fraunhofer IBMT se pueden ver en la feria comercial COMPAMED/MEDICA que se celebra del 15 al 18 de noviembre en Dsseldorf (Hall 13, Stand D60). «No somos solo un socio tecnológico, sino un proveedor de sistemas para el diseño y desarrollo de implantes activos», dice Andreas Schneider-Ickert, director de proyectos y director de innovación de Fraunhofer IBMT. «En última instancia, trabajamos en la miniaturización de los implantes, así como en la biocompatibilidad y la estabilidad a largo plazo, el suministro de energía, el procesamiento de señales del sensor cercano, los métodos de estimulación alternativos y las redes de implantes», agrega el director del grupo, Roman Ruff.
Control de neuroprótesis directamente a través de señales musculares o nerviosas
Un ejemplo son las manos protésicas, que pueden usar las personas que han perdido una mano o un brazo para permitirles agarrar objetos y girar la mano. El futuro verá la adición de niveles significativamente mayores de libertad y los electrodos que se necesitan actualmente en la piel para que funcionen estas manos protésicas pasarán a ser pasados. «Hemos desarrollado microelectrodos implantables flexibles, por ejemplo en el proyecto ‘Theranostic Implants'», dice Roman Ruff. «Podemos colocar estos electrodos dentro del cuerpo y registrar señales útiles directamente de los músculos o los nervios». Estas señales luego se convierten en movimiento de la prótesis. «A largo plazo, los pacientes con estas prótesis podrán sentir mucho más que tienen una mano que trabaja naturalmente, porque podrán realizar movimientos mucho más complejos. Además, la retroalimentación se puede transferir a través de los electrodos implantados de regreso al sistema nervioso periférico. Estos disparan percepciones que pueden representar cambios en la fuerza de agarre, por ejemplo. Será significativamente más intuitivo para el usuario controlar una prótesis», explica Ruff.
Transferencia de energía desde el exterior: profundidad de penetración aumentada en un factor de dos a tres
Implantes activos requieren energía. Con la inducción, esta energía se puede suministrar desde el exterior del cuerpo, pero la profundidad de penetración en el cuerpo es limitada. A mayor profundidad de implante, la eficacia se reduce significativamente. «Hemos sido capaces de aumentar la profundidad de penetración por un factor de dos a tres transfiriendo la energía al cuerpo a través de ultrasonidos», dice Schneider-Ickert. Este método se puede utilizar para suministrar implantes revestidos de titanio, por ejemplo, que no se pueden suministrar mediante inducción. Otra ventaja del suministro de energía y la comunicación a través de ultrasonido es seguridad. Mientras que las interfaces inductivas o basadas en radio pueden ser pirateadas, esto es más difícil de hacer con ultrasonido.
Los científicos del Fraunhofer IBMT también están trabajando en el proyecto europeo «SOMA» lanzado recientemente Wisconsin siete socios de cinco países europeos también para estimular los nervios a través de ultrasonidos. «Si pudiéramos estimular el sistema nervioso periférico a través de ultrasonidos desde una distancia mayor al nervio, el uso de los implantes sería incluso más cómodo para el paciente», explica Schneider-Ickert.
Otra tendencia para el futuro de la terapia activa implantes es el uso de sistemas en red que comprenden múltiples implantes altamente miniaturizados que se coordinan entre sí, en lugar de un implante central. El equipo de científicos del Fraunhofer IBMT está trabajando en esto junto con 16 socios en el grupo de innovación «INTAKT» (del alemán «microimplantes interactivos») financiado por el Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación BMBF. La principal ventaja de estos sistemas en red es una mayor bioestabilidad. «Los sensores y actuadores se pueden integrar directamente en la carcasa, lo que elimina la necesidad de conexiones de cables sensibles», explica Ruff.
Si un implante falla, también es mucho más fácil de reemplazar. En el desarrollo de tecnologías de plataforma para implantes activos en red, los investigadores de Fraunhofer buscan tres casos de uso. El primero es un marcapasos para el tracto gastrointestinal que utiliza implantes distribuidos para facilitar o inhibir la motilidad del intestino, es decir, la capacidad de moverse activamente. El segundo es un supresor de tinnitus que usa estimulación eléctrica para enmascarar el sonido del timbre y hacerlo menos intrusivo. La tercera es una neuroprótesis de agarre que pueden usar los parapléjicos que tienen actividad muscular residual para ayudarlos a realizar movimientos del brazo, por ejemplo, levantar un vaso.
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Estructura básica del suministro de energía y comunicación de ultrasonidos Proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft Cita: Implantes seguros y fáciles de usar para el paciente para una terapia personalizada (2 de noviembre de 2021) consultado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-safe-patient-friendly-implants-personalized-therapy.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.