Η Τεχνητή Νοημοσύνη προβλέπει την αποκατάσταση βάδισης μετά από εγχείρηση ισχίου
Η τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ) αποδεικνύεται πολύτιμη στην πρόβλεψη του πόσο καλά θα μπορέσουν οι ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα ισχίου να επανέλθουν στη βάδιση μετά από χειρουργική επέμβαση. Ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Καρλσρούης (KIT) έχουν αναπτύξει ένα μοντέλο ΤΝ που αναλύει τα πρότυπα κίνησης. Αυτή η ανάλυση της βιομηχανικής βάδισης επιτρέπει επίσης την προσαρμογή των προγραμμάτων αποκατάστασης στις ατομικές ανάγκες των ασθενών. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτή η προσέγγιση, που αναπτύχθηκε για την άρθρωση του ισχίου, μπορεί να επεκταθεί και σε άλλες αρθρώσεις στο μέλλον. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύονται στο περιοδικό Arthritis Research & Therapy.
Η σημασία της έρευνας
Το 2024, περίπου 200.000 άτομα στη Γερμανία υποβλήθηκαν σε εγχειρήσεις αντικατάστασης ισχίου, καθιστώντας αυτή τη διαδικασία μία από τις πιο συνηθισμένες ορθοπεδικές επεμβάσεις στα γερμανικά νοσοκομεία. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι επεμβάσεις αυτές γίνονται για την αντιμετώπιση της οστεοαρθρίτιδας ισχίου, η οποία είναι αποτέλεσμα φθοράς των χόνδρινων επιφανειών της κεφαλής του μηρού και της κοτύλης. Οι αντιδράσεις των ασθενών όσον αφορά τη κινητικότητα και την ανακούφιση από τον πόνο διαφέρουν σημαντικά μετά από μια ολική αντικατάσταση ισχίου.
Η έρευνα και η μεθοδολογία
Ο στόχος της έρευνας είναι να κατανοήσει αυτές τις διαφορές, μέσω ενός κοινού έργου που περιλαμβάνει την κλινική τραυματολογίας και ορθοπεδικής του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Φρανκφούρτης και το Ινστιτούτο Αθλητικών Επιστημών του KIT. Το έργο, με τίτλο “Βελτίωση των αποτελεσμάτων χειρουργικής θεραπείας στην οστεοαρθρίτιδα ισχίου με βάση βιομηχανικές και βιοδείκτες ανακαλύψεις (HOBBID)”, χρηματοδοτείται από την Γερμανική Ένωση Ερευνών.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δεδομένα βιομηχανικής βάδισης που αποκτήθηκαν πριν και μετά από τις επεμβάσεις σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα ισχίου για να αναπτύξουν το μοντέλο ΤΝ που αναλύει τα πρότυπα κίνησης των ασθενών. Τα δεδομένα αυτά συλλέχθηκαν και επεξεργάστηκαν από το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Φρανκφούρτης και παρασχέθηκαν στο KIT για ανάλυση με βάση την ΤΝ.
Προβλέψεις και οφέλη
«Τα βιομηχανικά δεδομένα που περιγράφουν την κίνηση σε βιολογικά συστήματα με μεθόδους μηχανικής, ανατομίας και φυσιολογίας είναι εξαιρετικά περίπλοκα», δήλωσε ο Δρ. Μπέρντ Στέτερ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας υγείας και τεχνολογίας του IfSS και υπεύθυνος της μελέτης. «Με το μοντέλο ΤΝ που αναπτύξαμε, καθιστούμε τα δεδομένα διαθέσιμα για εφαρμογές. Αυτή είναι μια σημαντική πρόοδος προς την εξατομικευμένη θεραπεία.
Σύμφωνα με τον Στέτερ, το μοντέλο είναι εκπαιδευμένο και επικεντρωμένο στη χρήση τεχνητών αρθρώσεων ισχίου, αλλά θα μπορούσε θεωρητικά να χρησιμοποιηθεί και για άλλες αρθρώσεις και παθήσεις στο μέλλον. Ένα τέτοιο μοντέλο ΤΝ θα μπορούσε να βοηθήσει τους γιατρούς στη λήψη αποφάσεων, να μεταφέρει ρεαλιστικές προσδοκίες στους ασθενείς και να διευκολύνει την εξατομικευμένη μετεγχειρητική αποκατάσταση.
Στη μελέτη, οι ερευνητές ανέλυσαν τη βιομηχανική βάδισης 109 ασθενών με μονόπλευρη οστεοαρθρίτιδα ισχίου πριν από την ολική αντικατάσταση ισχίου. Από αυτούς, 63 επαναξιολογήθηκαν μετά την επέμβαση, ενώ 56 υγιείς συμμετέχοντες χρησιμοποιήθηκαν ως ομάδα ελέγχου. Για όλους τους συμμετέχοντες, συλλέχθηκαν δεδομένα τριών διαστάσεων για τις γωνίες και τα φορτία των αρθρώσεων μέσω μοντελοποίησης του μυοσκελετικού συστήματος. Η ανάλυση με βάση την ΤΝ αποκάλυψε ότι οι ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα ισχίου μπορούσαν να καταταγούν σε τρεις ομάδες με διαφορετικά πρότυπα αλλαγής βάδισης.
Οι τρεις ομάδες αντέδρασαν διαφορετικά στην επέμβαση. Για ορισμένους ασθενείς, η βελτίωση της βιομηχανικής βάδισης με την τεχνητή άρθρωση του ισχίου ήταν σημαντική, ενώ για άλλους ήταν λιγότερο εμφανής. Δηλαδή, ορισμένα άτομα κατάφεραν να περπατήσουν σχεδόν φυσιολογικά μετά την επέμβαση, ενώ άλλα συνέχισαν να παρουσιάζουν σαφείς αποκλίσεις από την ομάδα ελέγχου.
«Το μοντέλο μας καθιστά εφικτό να προβλέψουμε ποιοι θα ωφεληθούν ιδιαίτερα από την επέμβαση και ποιοι θα χρειαστούν επιπλέον εντατική θεραπεία μετά», τόνισε ο Δρ. Στέτερ. «Δεδομένου ότι οι αλγόριθμοι είναι κατανοητοί και διαφανείς, αναμένουμε ότι το μοντέλο θα γίνει αποδεκτό κλινικά σε υψηλό βαθμό».
