Hvordan AI-drevne implantater kan erstatte opioid-smertestillende

Forståelse af kronisk smerte og dens udfordringer

Moderne anæstesi og smertestillende medicin har hjulpet med at lindre, hvad der var et af medicinens mest uløselige problemer: smerte.

Dog er dette kun delvist sandt for kronisk smerte, som påvirker hundredvis af millioner af mennesker globalt. Ifølge den U.S. Pain Foundation, 51,6 millioner amerikanere lever med kronisk smerte. For over 17 millioner lidere er deres kroniske smerte høj påvirkning, ofte begrænsende deres livs- eller arbejdsaktiviteter. 

Når smertens årsag ikke er et specifikt øjeblik, men et tilbagevendende problem, kan det blive meget svært for kemisk behandling at fungere korrekt.

Et problem er, at kroppen har en tendens til at tilpasse sig lægemidler, og de mister gradvist deres effektivitet, hvilket tvinger patienter til at øge doseringen over tid eller lide uden et godt alternativ.

Et andet problem er, at stærke smertestillende typisk tilhører opioidklassen, en type lægemiddel, der er kendt for at forårsage afhængighed.

Opioider ordineres til mindst 40 millioner patienter årligt kun i USA. Hvert år får de over 85.000 patienter med akut smerte til at udvikle afhængighed (opioidbrugsforstyrrelse), og 10 % udvikler senere langvarig opioidbrug.

Et sådant niveau af afhængighed er enormt omkostningsfuldt for samfundet som helhed, anslået til at udgøre en omkostning på 180 milliarder dollars årligt kun i USA.

Derfor kan ikke-opioid lægemidler eller ikke-kemiske smertemedicin være en livsforandrende medicinsk behandling for millioner og potentielt et marked til en værdi af flere titusinder af millioner dollars.

Vertex Pharmaceuticals (VRTX ), med en ny klasse af smertemedicin, der ikke kan forårsage afhængighed, netop godkendt i 2025. Fungus-derived painkillers kunne også blive et alternativ en dag.

Forskere ved University of Southern California, National Chin-Yi University of Technology (Taiwan), University of California og San Diego State University arbejder på en implanterbar trådløs elektronisk stimulator, der også kan hjælpe med at lindre smerte uden nogen medicin.

De offentliggjorde deres resultater i Nature Electronics¹, under titlen “Et programmerbart og selvtilpassende ultralydstrådløst implantat til personlig kronisk smertebehandling”.

Hvordan elektriske implantater forstyrrer smertesignaler

I sin kerne er smerte blot et elektrisk signal, der transporteres af nerven mod hjernen. Desværre har evolutionen gjort dette signal meget ubehageligt, og et som vi simpelthen ikke kan ignorere. Derfor har vi brug for lægemidler som opioider, der forsøger at dæmpe smertesignalernes modtagelse i hjernen.

En alternativ mulighed er at interferere direkte med selve det elektriske signal. Dette er løftet fra implanterbare elektriske stimulatorer, som direkte stimulerer rygmarven for at blokere smertesignaler fra at nå hjernen.

Desværre har disse enheder ikke opnået udbredt anvendelse på grund af mange tekniske ulemper såsom høje omkostninger, behovet for invasiv kirurgi, fastforbundne batterier og behovet for hyppige batteriskift.

Derfor er den nye enhed, som forskerne har opfundet, fleksibel og trådløst genopladelig, en potentiel game changer.

Kilde: Viterbi School

Piezoelektrisk trådløs opladning: En banebrydende løsning

Da regelmæssig batteriskift har været en af de mest problematiske dele af tidligere elektriske stimulatorer til smerte, idet det kræver ekstra operationer, har dette været kernen i forskernes arbejde.

Ideen er at omdanne mekaniske bølger til elektriske signaler gennem et fænomen kaldet piezoelektrisk effekt.

De brugte et miniaturiseret piezoelektrisk element fremstillet af blyzirkonat titanat (PZT), et yderst effektivt materiale til at omdanne indkommende ultralydsenergi til den elektriske strøm, der er nødvendig for stimulering.

Ultralyd er en god mulighed for medicinsk udstyr, da den kan transportere energi dybt ind i kroppen uden at forårsage skade.

med et andet ultralydsdrevet implantat, denne gang til pacemakere, også annonceret af et koreansk forskerteam i juni 2025

“Denne energikonverterende type er afgørende for dyb stimulering, da ultralyd er en ikke-invasiv og stærkt gennemtrængende energi inden for kliniske og medicinske områder.

Ved at udnytte trådløs ultralydsenergitransmission og et lukket kredsløb feedback-system fjerner denne UIWI-stimulator behovet for store implanterede batterier og muliggør realtids, præcist justerbar smertemodulation.

Yushun Zeng – PhD Student

Brug af AI og neurale netværk til smertestyring

UIWI-stimulatoren er selv fleksibel, bøjelig og drejelig, hvilket muliggør optimal placering på rygmarven.

Kilde: Viterbi School

Den fungerer ved at bruge elektrisk stimulation til at genbalancere de signaler, der transmitterer og hæmmer smerte, hvilket effektivt undertrykker smertesansen.

Ved at teste enhederne på laboratorie-rotter lykkedes det forskerne at lindre kronisk neuropatisk smerte forårsaget af både mekaniske stimuli og akutte termiske stimuli.

Desuden er enheden adaptiv og regulerer sin “elektriske behandling” i forhold til den faktiske smertemængde.

“Det, der virkelig adskiller denne enhed, er dens trådløse, smarte og selvtilpassende evne til smertestyring.

Vi mener, at den har stort potentiale til at erstatte farmakologiske metoder og konventionelle elektriske stimulationsmetoder, i overensstemmelse med kliniske behov for smertelindring.

Qifa Zhou – Professor of Ophthalmology at the Keck School of Medicine of USC

Dette blev gjort ved at bruge et neuralt netværk kaldet ResNet-18 og kontinuerligt overvåge hjerneoptagelser, specifikt elektroencefalogram (EEG)-signaler, som afspejler patientens smerteniveauer.

Det neurale netværk analyserer disse hjerne-signaler og klassificerer smerte i tre forskellige niveauer: let smerte, moderat smerte og ekstrem smerte. Denne AI-model har en samlet nøjagtighed på 94,8 % i at skelne mellem disse smertetilstande.

Når et smerteniveau er identificeret, justerer den bærbare ultralydstransmitter automatisk den akustiske energi, den udsender. Den lydenergi omdannes til elektrisk energi, som stimulerer rygmarven.

Kilde: ResearchGate

Dette skaber et lukket kredsløbssystem, der leverer realtids, personlig smertestyring.

Da energioverførslen sker via infralyd, er der ingen grund til yderligere operationer ud over den indledende implantation af enheden omkring rygmarven, og effektstyrken kan justeres i realtid efter infralydens intensitet.

“Set fra et klinisk perspektiv muliggør indarbejdelsen af dyb læringsbaseret smertevurdering en dynamisk fortolkning og respons på skiftende smertetilstande, hvilket er essentielt for at imødekomme patient-specifik variation.”

Chen Gong

Hvad er næste skridt for AI-smertimplantater?

Da enheden styres af et neuralt netværk, kan den tilpasses hver patients specifikke nervesystem i stedet for at skulle finde en løsning, der passer til alle. I sig selv er det en radikal afvigelse fra de sædvanlige medicinske protokoller for smertelindring.

Det næste skridt vil være at forbedre implantatdesignet yderligere, især ved at gøre det endnu mindre og reducere invasiviteten ved implantation. Ideelt set kunne det en dag blive injiceret blot med en sprøjte.

Den bærbare ultralydsenhed kunne også blive trådløs, eller endda et bærbart ultralydsarray-patch.

Styringen af systemet bør sandsynligvis overføres til en smartphone i en kommercialiseret version af teknologien, hvilket giver patienten et højere niveau af personalisering og kontrol.

Investering i HealthTech 

Koninklijke Philips N.V.

Philips er et velkendt forbrugerelektronikbrand (barberskærere, elektriske tandbørster), som også er aktiv inden for sundhedssektoren. For eksempel var det nummer 1 inden for MedTech-patentansøgninger i Europa i 2022. Det er aktivt inden for forbundne medicinske produkter, fra wearables til billeddannelse, respiratorer og medicinske robotter.

Virksomheden er også aktiv inden for halvledere (herunder maglev-teknologi) og high‑tech/robotik/automatisering, hvor hver aktivitet deler en fælles teknologisk base.

Kilde: Philips

Philips tilbyder wearables til hjerte-, respirations- og aktivitetsmålinger. Dets sensorer kan integreres i smartwatches, sundhedsovervågere, medicinske patches og aktivitetsmålere.

Philips’ ekspertise inden for biokompatible sensorer, halvledere og trådløse løsninger kan gøre dem til en førende inden for avancerede medicinske implantater med trådløs opladning.

For medicinsk udstyr foretrækker Philips en partnerskabsløsning, hvor de udvikler for tredjeparter deres forbundne IoT (Internet of Things) medicinske enheder, der er fuldt kompatible med resten af Philips’ løsninger. I den sammenhæng tilbyder de deres kunder prototyping, regulatorisk rådgivning, end‑to‑end produktudvikling og industriel produktion.

Dette gør Philips til en teknologifokuseret virksomhed og en sandsynlig kandidat til hurtigt at integrere innovationer i eksisterende medicinske enheder. Samlet set påvirkede Philips’ enheder direkte over 1,8 milliarder mennesker.

Virksomheden ønsker at skabe et fuldt integreret digitalt sundhedsplejemiljø, hvor sensorer matcher enheder, og derefter bruge flere tilslutningsløsninger til at integrere i Philips HealthSuite Cloud-løsningen og muliggøre dybdegående dataanalyse.

Kilde: Philips

Som leverandør i MedTech-industrien, ofte med produktion for andre mærker, er Philips ikke så synlig i sektoren som andre, mere fremtrædende virksomheder. Dog er de eksperter i at bygge højtydende elektroniske enheder og sensorer, ofte ved at skubbe grænserne for, hvad der er muligt inden for deres niche inden for sundhedspleje og wearables.

Med wearables og medicinsk elektronik, der i stigende grad integreres i sundhedspleje og medicinske protokoller, vil Philips’ Healthcare-segment sandsynligvis vokse som en del af konglomeratet.

Seneste Koninklijke Philips N.V. (PHG) aktienyheder og udviklinger

Studie refereret

^{1. Zeng, Y., Gong, C., Lu, G. et al. Et programmerbart og selvtilpassende ultralydstrådløst implantat til personlig kronisk smertebehandling. Nature Electronics 8, 437–449 (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01374-6}