Implants de genou intelligents et auto-alimentés

La chirurgie de remplacement du genou est la procédure de remplacement articulaire la plus courante, le nombre de chirurgies augmentant chaque année. Cette chirurgie est pratiquée pour les patients plus jeunes et plus actifs qui sont confrontés à un dilemme :lorsqu'ils subissent la chirurgie, ils doivent rester physiquement actifs pour leur santé globale, mais cette activité peut également user le nouvel implant. Souvent, les médecins ne savent pas si les patients se surmenent jusqu'à ce qu'ils commencent à développer des symptômes. À ce stade, les dommages à l'implant ont déjà été causés. Pour un jeune patient, subir une arthroplastie du genou tous les cinq ou dix ans est une tâche ardue, mais trouver le parfait équilibre des niveaux d'activité pour maintenir l'intégrité de l'implant l'est tout autant.

Des implants de genou plus intelligents ont été développés pour surveiller les changements d'activité au fur et à mesure qu'ils se produisent. L'implant a des capteurs intégrés qui peuvent surveiller la pression exercée sur l'implant afin que les médecins puissent avoir une meilleure compréhension de la quantité d'activité qui affecte négativement l'implant. Les capteurs permettent aux médecins d'informer les patients lorsqu'un certain mouvement est devenu trop important pour l'implant afin que les patients puissent s'adapter rapidement et éviter d'autres dommages à l'implant. Il les aide à trouver le niveau d'activité optimal pour chaque patient particulier.

Alors que les capteurs ont résolu un problème, ils en ont créé un autre. L'alimentation des capteurs avec une batterie signifiait que la batterie devait être remplacée périodiquement et, par conséquent, irait à l'encontre de l'objectif d'un implant intelligent. Au lieu de cela, un mécanisme de récupération d'énergie peut alimenter l'implant du genou à partir du mouvement. L'énergie triboélectrique, un type d'énergie collectée par frottement, a été utilisée. Une fois que quelqu'un marche, le frottement des micro-surfaces entrant en contact les unes avec les autres peut être utilisé pour alimenter les capteurs de charge. Il a été déterminé que le circuit aurait besoin de 4,6 microwatts. Des tests préliminaires ont montré que la marche d'une personne moyenne produit 6 microwatts d'énergie, ce qui est plus que suffisant pour alimenter les capteurs.

Ces implants intelligents donneront non seulement des informations aux médecins, mais aideront les chercheurs à développer de futurs implants. La combinaison de capteurs d'activité et d'un système auto-alimenté augmentera la durée de vie des implants du genou et réduira le besoin de chirurgies de suivi.