By: News Direct
May 3, 2024
Künstliche Intelligenz in der Orthopädischen Chirurgie: Wie die Nutzung von KI die chirurgischen Ergebnisse verbessern könnte
Künstliche Intelligenz ist nicht nur für Chatbots und autonome Fahrzeuge reserviert; sie spielt auch in verschiedenen anderen Bereichen eine immer wichtigere Rolle, wie z. B. in der Orthopädie, insbesondere bei Knie- und Hüftgelenkersatzoperationen.
Von den jährlich in den USA durchgeführten fast 800.000 Kniegelenkersatzoperationen werden 88% noch manuell durchgeführt - was die Patienten einem potenziellen menschlichen Fehler und möglicherweise längeren Genesungszeiten aussetzt. Dann sind da noch die Implantate. Viele heute verwendeten Implantate sind "one-size-fits-none", die nicht perfekt zu allen Patienten passen. Die wichtigsten Probleme bei Gelenkersatzoperationen heute sind mechanische Lockerung, Knochenverlust, Dislokation, Revisionsleichtigkeit und Frakturen. Etwa 100.000 Hüft- und Kniegelenkersatzoperationen scheitern jedes Jahr, und 36% der Patienten bereuen ihren Eingriff insgesamt.
Wie die KI die Chirurgie verändert
Die KI hilft, diese Herausforderungen anzugehen, indem sie Operationen beschleunigt und möglicherweise die Patientenresultate verbessert. Durch die Analyse von Patientendaten - einschließlich Patientenakten und medizinischer Bilder - kann die KI den Chirurgen dabei helfen, den Patienten präzise und genaue Diagnosen zu stellen, Muster oder Abnormalitäten zu identifizieren, die mit bloßem Auge schwer zu erkennen wären. In der Planungsphase könnte die KI in Zukunft den Chirurgen wertvolle Einblicke geben, wo die Implantate platziert werden sollen und wie man die chirurgischen Ergebnisse besser vorhersagen kann. Künstliche Intelligenz kann den Chirurgen auch im Operationssaal helfen, indem Roboter mit AI-gesteuerter präoperativer Planung in Echtzeit darin unterstützen, Knochen effizient für die präzise und genaue Platzierung der Implantate zu schneiden. Und auch in der Genesungsphase könnte die KI in Zukunft nützlich sein, um den Chirurgen bei der Entwicklung maßgeschneiderter Behandlungen zu helfen, indem die Bewegungsreichweite, die Muskelstärke und die Gangart des Patienten analysiert werden.
Monograms Mission
Monogram Orthopedics Inc. (NASDAQ: MGRM) wird KI (Maschinelles Lernen) und Robotik einsetzen, um die nächste Generation der Patientenversorgung zu liefern und die Implantate zu verbessern, um die Passform und die Kapitaleffizienz zu verbessern. Das medizinische Geräteunternehmen mit Sitz in Austin, Texas liegt an der Spitze und setzt darauf, dass die Anpassung von Implantaten an die einzigartigen Bedürfnisse der Patienten dazu beitragen wird, die Ergebnisse für die unzähligen Menschen zu verbessern, die jedes Jahr einen Hüft- oder Kniegelenkersatz benötigen - mit ML-Algorithmen, die die entscheidenden anatomischen Landmarken identifizieren könnten, um die Implantatgestaltung zu informieren. Diese Technologien sind noch nicht kommerziell oder von der FDA zugelassen.
"Unsere Mission ist es, die Orthopädie zu personalisieren. Der aktuelle Versorgungsstandard ist sehr unpersönlich", sagt Monogram CEO Benjamin Sexson. "Vereinfacht ausgedrückt, werden Patienten arthrotischer Knochen dauerhaft und unumkehrbar amputiert, um sie durch ein generisches Implantat zu ersetzen, das, in nicht-klinischen Begriffen ausgedrückt, 'eingehämmert' wird. Unser Ziel ist es in vereinfachten Worten, Gelenke mit Implantaten zu ersetzen, die für eine persönlichere Passform und mit fortschrittlicher Robotik entwickelt wurden. Wir arbeiten daran, die Risiken der Arthoplastik mit Technologie zu minimieren, die auf Individualisierung abzielt."
Monogram plant, die Orthopädie mit der Einführung seiner robotergesteuerten Technologie mBôs zu revolutionieren, die den 3D-Druck und die Robotik mit fortgeschrittener präoperativer Bildgebung verknüpft. Die Roboter sollen den Chirurgen dabei helfen, zu planen, wo das Implantat platziert werden soll, um Ziel-Schlaffheitswerte unter Stress zu erreichen. Begleitet wird der Roboter von "Best Fit" -Implantaten, von denen das Unternehmen glaubt, dass sie die Personalisierung dessen verbessern könnten, was heute verfügbar ist.
Bessere Ergebnisse mit KI
Die Idee ist, dass Chirurgen 3D-gedruckte Implantate verwenden könnten, die auf den einzigartigen Eigenschaften des Patienten basieren. Die benutzerdefinierten Implantate könnten den Bedarf an übermäßigem Lagerbestand reduzieren und würden press-passen (sie bräuchten keinen Zement, um sie an Ort und Stelle zu halten). Die Roboter von Monogram sind darauf ausgelegt, den Knochen präzise zu schneiden, um den Chirurgen zu helfen, die benutzerdefinierten Implantate beim Patienten zu platzieren. Mit mehr erhaltenem Knochen des Patienten könnte dies zu einem entwurf sein, der sparsamer mit Knochen umgeht. Die Vision ist, dass die Chirurgen mit der von Monogram angetriebenen Softwareplattform und Produktlösungsarchitektur, die von KI und maschinellem Lernen unterstützt wird, optimierte Implantate entwerfen könnten, die sie erwarten könnten, die Stabilität und die physiologische Belastung verbessern.
"Knochen ist ein Verbundwerkstoff. Er besteht aus Kompakt- oder Randknochen, Schwammknochen und Knochenmark. Unsere Implantate sind darauf ausgelegt, den maximalen Kontakt mit der inneren kortikalen Wand zu maximieren (innere Oberfläche des verdickten Randknochens), um die initiale Stabilität zu verbessern," sagt Sexson. "Der Hauptzweck der Algorithmen für maschinelles Lernen besteht darin, den Knochen (äußere und innere Rinde) aus den CT-Scans zu segmentieren und die entscheidenden anatomischen Landmarken zu identifizieren, die die Implantatdesignalgorithmen informieren."
Monogram setzt stark auf KI. Mit der Technologie von Monogram könnten Chirurgen eine effiziente Fallplanung, schnelle Registrierung und effizientes Schneiden erhalten. Monogram hat angegeben, dass es bis zur ersten Jahreshälfte 2024 weitgehend mit seiner Verifikation und Validierung fertig sein wird, wobei die Einreichung eines geplanten 510(k)-Antrags für die FDA-Zulassung für die zweite Jahreshälfte 2024 vorgesehen ist.
Technologische Fortschritte wie KI verändern die Gesundheitsversorgung, insbesondere im Bereich der Gelenkersatzoperationen, und das aus gutem Grund. Die heutigen Ansätze sind veraltet, generisch und können unwirksam sein (20% der Patienten sind mit ihrem Knieersatz unzufrieden). Monogram hofft, dass es das ändern kann, indem es die Technologie nutzt, um zu personalisieren, was bislang ein nicht-personalisierter Eingriff war.
Foto mit freundlicher Genehmigung von Monogram Orthopedics.
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