Koniec bolesti bez tabletiek: Nový mozgový implantát s AI vie, kedy trpíš – a hneď zasiahne

Chronická bolesť mučí 51,6 milióna Američanov. Mnohí spoliehajú na silné lieky s nepríjemnými vedľajšími účinkami. Iní podstupujú náročné operácie na implantáciu stimulátorov, ktoré vyžadujú výmenu batérie každé dva roky. Pre viac ako 17 miliónov ľudí je bolesť tak intenzívna, že im výrazne obmedzuje každodenný život i prácu.

Vedci z Univerzity Južnej Kalifornie vytvorili prelomové riešenie. Nový flexibilný implantát nepotrebuje batériu a sám sa prispôsobuje bolesti pacienta. Ultrazvuk ho napája a umelá inteligencia ho riadi. Táto technológia môže úplne zmeniť spôsob liečby chronickej bolesti. Informuje o tom web News-Medical a štúdia uverejnená na portáli Nature.

Koniec s batériami a drôtmi v tele

Súčasné implantáty fungují ako malé počítače v tele. Obsahujú batérie, drôty a zložité elektronické obvody. Batérie sa vybíjajú každé dva až tri roky. Pacienti musia opäť na operáciu. Tvrdé a nepružné zariadenia spôsobujú nepohodlie pri pohybe.

Nový implantát funguje inak. Energiu získava bezdrôtovo z ultrazvukového vysielača. Pacient ho nosí na tele ako hodinky alebo náramok. Ultrazvuk bezpečne preniká hlboko do tkanív. Implantát obsahuje piezoelektrický prvok. Ten premieňa mechanické vlny ultrazvuku na elektrický prúd potrebný na stimuláciu.

Profesor Qifa Zhou, ktorý výskum viedol, vysvetľuje: „Zariadenie je bezdrôtové, inteligentné a samo sa prispôsobuje potrebám pacienta. Má obrovský potenciál nahradiť lieky a konvenčné elektrické stimulátory.“

Flexibilita je najväčšou výhodou. Implantát sa ohýba a krúti spolu s chrbticu. Nie je to tvrdý kus kovu. Pružné zariadenie sa prirodzene prispôsobuje pohybom tela.

Umelá inteligencia číta bolesť v reálnom čase

Revolučné je rozpoznávanie bolesti v reálnom čase. Systém nepretržite monitoruje signály z mozgu pomocou elektroencefalogramu (EEG). Tieto signály odrážajú intenzitu bolesti v danej chvíli.

Algoritmus umelej inteligencie analyzuje mozgové signály. Využíva neurónovú sieť ResNet-18. Kategorizuje bolesť do troch úrovní: mierna, stredná a extrémna. AI model dosahuje presnosť 94,8 percent pri rozlišovaní stavov bolesti.

Systém identifikuje úroveň bolesti. Ultrazvukový vysielač automaticky upraví intenzitu energie. Posiela ju do implantátu. Ten premieňa energiu na elektrické impulzy a stimuluje miechu. Vzniká uzavretý okruh. Poskytuje liečbu v reálnom čase a prispôsobuje sa presne potrebám pacienta.

Doktorand Chen Gong sa na výskume podieľal. Dodáva: „Hodnotenie bolesti založené na hlbokom učení umožňuje dynamickú interpretáciu. Reaguje na kolísavé stavy bolesti. To je nevyhnutné pre prispôsobenie individuálnym rozdielom medzi pacientmi.“

Laboratórne testy priniesli sľubné výsledky

Vedci otestovali implantát na zvieratách. Výsledky sú povzbudivé. Zariadenie úspešne zmierňovalo chronickú neuropatickú bolesť. Pomohlo pri mechanických podnetoch ako napichnutie. Zvládlo aj akútnu bolesť z tepelných podnetov.

Laboratórne testy ukázali významné zníženie indikátorov bolesti. Vedci vykonali experiment na hodnotenie asociácie prostredia s úľavou. Hlodavce jasne uprednostňovali komoru s aktivovaným systémom. To ďalej potvrdzuje účinnosť zariadenia.

Flexibilný dizajn umožňuje optimálne umiestnenie na miechu. Elektrická stimulácia vyvažuje signály bolesti. Prenáša aj potláča bolesť a účinne ju zmierňuje.

Budúcnosť personalizovanej liečby bolesti

Úspešný vývoj predstavuje prelomový moment v pokročilom zvládaní bolesti. Flexibilný dizajn a AI algoritmy ponúkajú dynamický prístup. Prispôsobujú sa kolísavej a individuálnej povahe chronickej bolesti.

Zhou a spolupracovníci plánujú pokročilejšie aplikácie. Budúce verzie budú ešte menšie. Umožnia menej invazívnu implantáciu pomocou injekčnej striekačky. Ultrazvukový vysielač sa zmení na nezávislé miniaturizované zariadenie. Môže sa vyvinúť do nositeľnej náplasti s ultrazvukovým poľom.

Náplasť bude kombinovať zobrazovacie schopnosti s dodávaním energie. Umožní monitorovanie v reálnom čase a cielenú stimuláciu. Budúce verzie ovláda softvér v smartfóne. Ponúknu robustnejšie personalizované zvládanie bolesti.

Zhou vysvetľuje cieľ: „Chceme transformovať liečbu chronickej bolesti. Prekročíme obmedzenia súčasných riešení. Ponúkneme skutočne personalizovanú, inteligentnú a účinnú cestu k úľave.“

Doktorand Yushun Zeng dodáva: „Naše zistenia poukazujú na potenciál ultrazvukových implantátov. Majú budúcnosť v klinickej liečbe chronickej bolesti.“

Technológia zmení životy miliónov ľudí s chronickou bolesťou. Namiesto závislosti od silných liekov budú používať inteligentné zariadenie. To sa naučí rozumieť ich bolesti a poskytne presne takú úľavu, akú potrebujú.

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti