Vücuda yerleştirilebilir akıllı cihazlar, yapay zeka ile uyum sağlıyor

Tıbbi cihaz teknolojisinde, yumuşak robot teknolojisi ve yapay zeka sayesinde hastalar için akıllı, uzun ömürlü ve kişiye özel tedaviye yol açabilecek bir atılımın ayrıntılarını açıklayan Galway Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’ndeki (MIT) araştırma ekipleri, Science Robotics dergisinde yeni bir makale yayınladılar.

Araştırma ekibi, vücuda yerleştirilebilir akıllı bir cihaz yarattı. Bu cihaz, bir ilacı uygulayabilen, yabancı cisim tepkisini algılayabilen ve ilaç dozajını korumak ve yara dokusu oluşumunu önlemek için yapay zeka kullanarak cihazın şeklini değiştirebilen bir sistemdir.

Vücuda yerleştirilebilir tıbbi cihaz teknolojileri, diyabet gibi çeşitli kronik hastalıkları tedavi etmek için insülin salınımı gibi sağlık hizmetlerinde gelişmiş terapötik müdahalelerin kilidini açma sözü veriyor. Ancak bu tür cihazları engelleyen önemli bir sorun, hastanın yabancı bir cisme verdiği tepkidir. Bu tepki, cihazın etrafında skar dokusu oluşmasına ve ilaç dağıtımını engellemesine neden olabilir.

Galway Üniversitesi’nden ve çalışmanın eş-başkan yazarı Dr. Rachel Beatty şöyle açıkladı: “Yumuşak robot teknolojisi kullanarak geliştirdiğimiz teknoloji, implante edilebilir cihazların hastanın vücudunda uzun süre kalma potansiyelini geliştirerek uzun süreli terapötik etki sağlıyor. Aynı zamanda çevresini algılayabilen ve yapay zekayı kullanarak gerektiğinde yanıt verebilen terapötik bir implant hayal edin; bu yaklaşım, çeşitli kronik hastalıklar için implante edilebilir ilaç dağıtımında devrim niteliğinde değişiklikler yaratabilir.”

Araştırma ekibi, ilaç dağıtımını iyileştirmek ve fibrozisi azaltmak için yumuşak robotik implantlar olarak bilinen birinci nesil esnek cihazlar geliştirdi. Bu başarıya rağmen ekip, teknolojiyi herkese uyan tek çözüm olarak görmedi; çünkü bu teknoloji, bireysel hastaların nasıl tepki verdiğini ve farklı yanıt verdiğini ya da skar dokusunun cihazın etrafında oluştuğu ve onu içine aldığı fibrozisin ilerleyici doğasını hesaba katmıyordu.

Bugün Science Robotics’te yayınlanan en son araştırma, AI kullanarak teknolojiyi nasıl önemli ölçüde ilerlettiklerini gösteriyor. Araştırma ekibi, gözeneklerin yara dokusu tarafından tıkandığını algılayabilen iletken gözenekli bir zardan oluşan akıllı bir sistem geliştirdi. Hücreler ve hücrelerin ürettiği malzemeler, zardan geçen elektrik sinyallerini bloke ettiğinden tıkanıklıkları tespit eder.

Araştırma ekibi ayrıca, mevcut fibrozis düzeyi ne olursa olsun tutarlı ilaç dozlaması elde etmek için gerekli sayıda ve çalıştırma kuvvetini tahmin etmek amacıyla bir makine öğrenimi algoritması da geliştirdi ve uyguladı. Araştırmacılar, bilgisayar simülasyonları kullanarak, cihazın etrafını saran farklı kalınlıktaki fibrotik kapsül ile zaman içinde ilaç salma potansiyelini de araştırdılar.

Araştırma, cihazın hareket etmeye veya şeklini değiştirmeye zorlandığı kuvvetin ve kaç kez değiştirildiğinin değiştirilmesinin, cihazın daha fazla ilaç salmasına olanak sağladığını ve yara dokusu oluşumunun atlanmasına yardımcı olduğunu gösterdi.

MIT Makine Mühendisliği Profesörü Profesör Ellen Roche şunları söyledi: “Bireyin bağışıklık sisteminin implante edilmiş bir terapötik cihaza nasıl tepki vereceğini tahmin etmek zordur. Bu çalışma, yapay zeka kullanarak implante edilebilir cihazların çevresel koşullara uyum sağlayabilmesi için önemli bir adım oluşturuyor. Bu teknoloji, hastalara daha iyi sonuçlar sağlamak için ilaç dağıtımını kişiselleştirmeye olanak tanıyor.”

Araştırma ekibi, bu teknolojiyi daha da geliştirmek ve hayvan modellerinde test etmek için çalışmalarına devam ediyor. Uzun vadede, bu teknolojinin insanlarda kullanılabilir hale gelmesi ve kronik hastalıkların tedavisinde yeni bir standart oluşturması umuluyor.