AI 지원 소프트 로봇 임플란트, 흉터 모니터링

골웨이 대학과 MIT의 연구는 주변 흉터 조직에도 불구하고 환경을 감지하고 필요에 따라 약물을 방출하도록 적응하는 지능형 장치를 개척했습니다.

골웨이 대학교

이미지: Garry Duffy 교수와 Rachel Beatty 박사가 골웨이 대학과 MIT가 개발한 소프트 로봇 임플란트를 보여줍니다.더보기

크레딧: Martina Regan

골웨이 대학교와 MIT(매사추세츠 공과대학) 연구팀이 소프트 로봇공학과 인공 지능을 활용해 환자를 위한 지능적이고 오래 지속되는 맞춤형 치료로 이어질 수 있는 의료 기기 기술의 획기적인 발전을 자세히 설명했습니다.

대서양 횡단 파트너십을 통해 약물을 투여하는 동시에 약물이 거부되기 시작하는 시점을 감지하고 AI를 사용하여 장치의 모양을 변경하여 약물 복용량을 유지하고 동시에 흉터 조직 축적을 우회할 수 있는 스마트 이식형 장치를 만들었습니다.

이번 연구는 사이언스 로보틱스(Science Robotics) 저널에 게재됐다.

이식형 의료 기기 기술은 당뇨병 치료를 위한 인슐린 방출과 같은 의료 분야의 첨단 치료 개입을 가능하게 할 가능성을 제공하지만 이러한 기기를 방해하는 주요 문제는 이물질에 대한 환자의 반응입니다.

이번 연구의 공동 저자이자 골웨이 대학의 Rachel Beatty 박사는 다음과 같이 설명했습니다. “소프트 로봇 공학을 사용하여 우리가 개발한 기술은 장기간 지속되는 치료 효과를 제공하여 환자의 몸에 이식 가능한 장치의 가능성을 향상시킵니다. AI를 사용해 환경을 감지하고 필요에 따라 반응할 수 있는 치료용 임플란트를 상상해 보세요. 이 접근 방식은 다양한 만성 질환에 대한 이식 가능한 약물 전달에 혁명적인 변화를 가져올 수 있습니다.”

골웨이 대학교-MIT 연구팀은 원래 약물 전달을 개선하고 섬유증을 줄이기 위해 소프트 로봇 임플란트로 알려진 1세대 유연한 장치를 개발했습니다. 이러한 성공에도 불구하고 팀은 이 기술이 개별 환자의 반응 및 반응 방식이나 장치 주위에 흉터 조직이 쌓여 장치를 캡슐화하는 섬유증의 진행성 특성을 고려하지 않았기 때문에 모든 경우에 적용할 수 있는 기술로 간주합니다. , 그 목적을 방해하고 차단하여 결국 실패하도록 강요합니다.

오늘 사이언스 로보틱스(Science Robotics)에 발표된 최신 연구는 AI를 사용하여 이 기술을 어떻게 크게 발전시켰는지 보여줍니다. 이 기술은 이물질을 거부하려는 신체의 자연스러운 충동을 방어함으로써 임플란트 환경에 반응하여 더 오래 지속될 가능성이 있습니다.

Beatty 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다."저는 개인에게 약물 전달을 맞춤화하고 싶었지만 먼저 이물질 반응을 감지하는 방법을 만들어야 했습니다."

연구팀은 부드러운 로봇 임플란트가 신체에서 팽창 및 수축과 같은 규칙적인 움직임을 만드는 기계요법으로 알려진 흉터 조직 형성을 줄이는 데 도움이 되는 새로운 기술을 배포했습니다. 시간에 맞춰 반복적으로 움직이거나 다양한 움직임을 취하면 흉터 조직이 형성되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

이식형 기기의 첨단기술의 핵심은 흉터조직에 의해 모공이 막혔는지 감지할 수 있는 전도성 다공성막이다. 세포와 세포가 생성하는 물질이 막을 통해 이동하는 전기 신호를 차단할 때 막힘을 감지합니다.

연구진은 막의 전기 임피던스와 반흔 조직 형성을 측정하여 상관 관계를 찾았습니다. 또한 존재하는 섬유증 수준에 관계없이 일관된 약물 투여량을 달성하기 위해 필요한 작동 횟수와 힘을 예측하기 위해 기계 학습 알고리즘이 개발 및 배포되었습니다. 연구진은 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 다양한 두께의 주변 섬유성 캡슐을 사용하여 시간이 지남에 따라 약물을 방출할 수 있는 장치의 가능성을 조사했습니다.

연구에 따르면 장치가 강제로 움직이거나 모양이 바뀌는 힘과 횟수를 변경하면 장치가 더 많은 약물을 방출하여 흉터 조직 축적을 우회하는 데 도움이 되는 것으로 나타났습니다.