Prima di procedere
La fusione spinale, o spondilodesi, è una procedura chirurgica comune che coinvolge la giunzione di vertebre adiacenti. Un team dell'Università di Pittsburgh ha sviluppato un sensore impiantabile autoalimentato che potrebbe rivoluzionare il modo in cui viene monitorato il processo di guarigione, riducendo la necessità di frequenti radiografie e visite mediche. Questo dispositivo innovativo trae ispirazione dai sensori utilizzati nell'ingegneria civile per monitorare le tensioni nelle strutture come i ponti.
I tradizionali metodi di monitoraggio della guarigione dopo una fusione spinale si basano su radiografie e sulla valutazione del benessere del paziente, il che implica ripetute esposizioni a radiazioni e frequenti appuntamenti medici. Gli impianti wireless esistenti, d'altra parte, dipendono da batterie e componenti elettronici, limitandone la durata e la capacità di fornire un monitoraggio continuo in tempo reale. L'impianto sviluppato a Pittsburgh supera queste limitazioni grazie alla sua natura autoalimentata.
L'idea alla base del dispositivo deriva dall'esperienza di uno dei ricercatori nel settore delle costruzioni, dove sensori basati su metamateriali vengono utilizzati per rilevare variazioni di carico nelle strutture. I metamateriali sono compositi artificiali complessi progettati per esibire proprietà non presenti in natura. In questo caso, il sensore è costituito da strati conduttivi e non conduttivi intrecciati che generano una carica elettrica attraverso l'effetto triboelettrico, eliminando la necessità di alimentazione esterna.
Man mano che la colonna vertebrale guarisce, le vertebre sono sottoposte a un carico crescente, riducendo la pressione sul sensore. Di conseguenza, il segnale emesso dall'impianto diminuisce. Subito dopo l'intervento chirurgico, il segnale è forte a causa dell'elevata pressione esercitata dalle piastre terminali vertebrali sul sensore. I segnali vengono rilevati da un elettrodo posizionato sulla schiena del paziente e trasmessi tramite un dispositivo indossabile a un sistema cloud per l'analisi remota da parte dei medici.
Un aspetto fondamentale è che il sensore viene realizzato su misura per le dimensioni specifiche delle vertebre del paziente, utilizzando immagini di risonanza magnetica (MRI) e tecniche di stampa 3D. Questo garantisce un adattamento preciso e un monitoraggio accurato.
Questo impianto autoalimentato offre numerosi vantaggi, tra cui un monitoraggio più comodo e continuo del processo di guarigione, senza l'esposizione a radiazioni ionizzanti. La capacità di monitorare da remoto i pazienti riduce la necessità di radiografie ripetute e visite mediche, migliorando la qualità della vita e riducendo i costi sanitari.
Il prossimo passo prevede la sperimentazione dei sensori su modelli animali. Se i risultati saranno positivi, la tecnologia potrà essere testata su esseri umani, aprendo la strada a una nuova era nel monitoraggio post-operatorio della fusione spinale e potenzialmente di altre procedure mediche.
L'innovazione nel campo dei dispositivi medici è in continua evoluzione. Parallelamente a questo sviluppo, si stanno esplorando nuove tecniche chirurgiche minimamente invasive per la fusione spinale, con l'obiettivo di ridurre i tempi di recupero e migliorare i risultati per i pazienti. L'integrazione di sensori avanzati come quello sviluppato dall'Università di Pittsburgh con queste tecniche all'avanguardia potrebbe portare a una gestione ancora più efficace e personalizzata delle patologie spinali.
