RICERCA ITALIANA     

SVILUPPO E INGEGNERIZZAZIONE DI MICRO-SENSORI WIRELESS IMPIANTABILI PER MONITORARE LE PROTESI ORTOPEDICHE:
Ottimizzazione dei trasduttori, funzionalizzazione dei biomateriali e creazione di superfici bio-attive con nano-tecnologie, sviluppo di algoritmi software e di hardware dedicato

Università degli Studi di Bologna

Abstract

Molte applicazioni cliniche in ambito ortopedico (protesi articolari, osteosintesi, osteotomie, integrazione di biomateriali di scaffholding) si gioverebbero‘della disponibilita’ di sensori di movimento impiantabili. Cio’ consentirebbe al clinico di monitorare l’avanzamento della riparazione tissutale e dell’osteointegrazione, rilevando un’eventuale mobilizzazione dell’impianto o la mancata unione di fratture ossee. Cio’ comporterebbe una diagnosi precoce, una riduzione delle complicanze, ed una riduzione dei costi di diagnostica.

I Partner di questo consorzio hanno sviluppato metodiche sofisticate, riconosciute internazionalmente, per misurare in vitro i micro-movimenti tra segmenti ossei o tra osso e impianto. Tuttavia, tali protocolli, molto efficaci in laboratorio, non sono direttamente applicabili al paziente. Le problematiche da risolvere sono:
- miglioramento della sensibilita’ e precisione del micro-sensore
- miniaturizzazione (sensore di 1 mm di dimensione)
- osteointegrazione (superfici nano-strutturate per garantire l’integrazione con i tessuti circostanti)
- rilevazione, trasmissione, e alimentazione wireless del sensore, una volta impiantato nel corpo del paziente, non richieda alcun collegamento invasivo
- assenza di rischi quali radioesposizione ed anestesie locali (sensore ridurra' i rischi per il paziente rispetto alle diagnostiche classiche)

Al momento non esistono sistemi impiantabili in grado di fare tali>>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Luca CRISTOFOLINI, Universita' degli Studi di BOLOGNA

Obiettivo del Finanziamento

BACKGROUND

In ambito ortopedico esiste un gran numero di patologie e di interventi ricostruttivi ed artroplastici il cui esito dipende in buona parte dalla stabilita’ meccanica tra i segmenti ossei (nel caso di osteosintesi) o tra il dispositivo protesico ed i tessuti ossei circostanti. Micro-movimenti eccessivi all’interfaccia compromettono l’osteointegrazione e innescano un processo degenerativo di mobilizzazione. Esiste una serie di metodiche avanzate per misurare tali micro-movimenti in vitro (UniBo-DIEM, IOR-LTM) e intraoperatoriamente (UniBo-DIEM, UniBo-DEIS). Tuttavia, esse non sono direttamente applicabili alla misura diretta, in vivo, di tali micro-movimenti. Unica opzione allo stato attuale sono le diagnostiche convenzionali a raggi X che hanno limitata sensibilita’ (qualche millimetro), e specificita’, e comportano rischi radiologici. Tali diagnostiche vengono normalmente applicate quando emerge il problema (dolore invalidante fino a fallimento dell’impianto).


Sarebbe estremamente utile se il chirurgo potesse disporre di uno strumento di diagnosi piu’ sensibile, e poco invasivo, che consenta di monitorare in tempo reale le condizioni dell’impianto protesico o il processo di osteosintesi. Risultati promettenti sono stati riportati dal gruppo di Technion e IntelliJoint che negli ultimi anni hanno condotto con successo uno studio su un micro-sensore di spostamento wireless. Su questi sviluppi si innestano i>>>

Durata

36 mesi