Hoe AI-aangedreven implantaten opioïde pijnstillers kunnen vervangen

Begrijpen van chronische pijn & de uitdagingen

Moderne anesthesie en pijnmedicijnen hebben geholpen een van de meest onoplosbare problemen in de geneeskunde te verlichten: pijn.

Echter, dit geldt slechts gedeeltelijk voor chronische pijn, die wereldwijd honderden miljoenen mensen treft. Volgens de U.S. Pain Foundation, 51,6 miljoen Amerikanen leven met chronische pijn. Voor meer dan 17 miljoen patiënten is hun chronische pijn hoog impact, vaak beperkend voor hun levens- of werkactiviteiten. 

Wanneer de oorzaak van pijn geen specifiek moment is, maar een terugkerend probleem, kan het zeer moeilijk worden voor chemische behandelingen om goed te werken.

Een probleem is dat het lichaam zich aan geneesmiddelen aanpast, waardoor ze geleidelijk aan effectiviteit verliezen, waardoor patiënten na verloop van tijd de dosering moeten verhogen, of lijden zonder een goed alternatief.

Een ander probleem is dat sterke pijnstillers doorgaans tot de opioïdeklasse behoren, een type medicijn dat bekend staat om afhankelijkheid te veroorzaken.

Opioïden worden jaarlijks aan niet minder dan 40 miljoen patiënten in de VS voorgeschreven. Elk jaar veroorzaken ze bij meer dan 85.000 patiënten met acute pijn een verslaving (opioïde gebruikstoornis), en later ontwikkelt 10% een langdurig opioïdengebruik.

Zo’n niveau van verslaving is enorm kostbaar voor de samenleving als geheel, naar schatting $180 miljard per jaar alleen in de VS.

Daarom kunnen niet-opioïde geneesmiddelen, of niet-chemische pijnmedicijnen, een levensveranderende medische behandeling voor miljoenen zijn, en potentieel een markt ter waarde van tientallen miljarden dollars.

Een voorbeeld is Vertex Pharmaceuticals (VRTX ), met een nieuwe klasse pijnmedicatie die geen verslaving kan veroorzaken, net goedgekeurd in 2025. Schimmel-afgeleide pijnstillers zouden ook op een dag een optie kunnen zijn.

Onderzoekers van de University of Southern California, National Chin-Yi University of Technology (Taiwan), de University of California en San Diego State University werken aan een implanteerbare draadloze elektronische stimulator die ook pijn kan verlichten zonder medicijnen.

Ze publiceerden hun resultaten in Nature Electronics¹, onder de titel “A programmable and self-adaptive ultrasonic wireless implant for personalized chronic pain management”.

Hoe elektrische implantaten pijnsignalen verstoren

Fundamenteel is pijn slechts een elektrisch signaal dat via de zenuw naar de hersenen wordt gestuurd. Helaas heeft de evolutie dit signaal zeer onaangenaam gemaakt, en één die we simpelweg niet kunnen negeren. Daarom hebben we medicijnen zoals opioïden nodig, die proberen de ontvangst van het pijnsignaal in de hersenen te dempen.

Een alternatief is om direct in te grijpen in het elektrische signaal zelf. Dit is de belofte van implanteerbare elektrische stimulators, die direct het ruggenmerg stimuleren om pijnsignalen te blokkeren zodat ze de hersenen niet bereiken.

Helaas hebben deze apparaten geen brede acceptatie gekregen vanwege vele technische nadelen zoals hoge kosten, de noodzaak van invasieve chirurgie, vaste batterijen en de behoefte aan frequente batterijvervangingen.

Daarom is het nieuwe apparaat, uitgevonden door de onderzoekers, flexibel en draadloos oplaadbaar, een potentiële game-changer.

Bron: Viterbi School

Piezo-elektrisch draadloos opladen: een game-changer

Aangezien regelmatige batterijvervanging een van de meest problematische aspecten was van eerdere elektrische stimulators voor pijn, die extra operaties vereisten, stond dit centraal in het onderzoek van de wetenschappers.

Het idee is om mechanische golven om te zetten in elektrische signalen via een fenomeen dat het piezo-elektrisch effect wordt genoemd.

Ze gebruikten een miniaturiseerd piezo-elektrisch element gemaakt van lood‑zirkonaat‑titanaat (PZT), een zeer efficiënt materiaal om binnenkomende ultrageluidenergie om te zetten in de elektrische stroom die nodig is voor stimulatie.

Ultrageluid is een goede optie voor medische apparaten, omdat het energie diep in het lichaam kan overbrengen zonder schade te veroorzaken.

Dit is een trendy idee in de ruimte van medische apparaten, met een ander op ultrageluid aangedreven implantaat, dit keer voor pacemakers, ook aangekondigd door een team van Koreaanse onderzoekers in juni 2025.

“Dit type energieomzetting is cruciaal voor diepe stimulatie, aangezien ultrageluid een niet-invasieve en sterk penetrerende energie is in klinische en medische gebieden.

Door gebruik te maken van draadloze ultrasonische energieoverdracht en een gesloten‑lus feedbacksysteem, elimineert deze UIWI-stimulator de noodzaak voor omvangrijke geïmplanteerde batterijen en maakt het real‑time, nauwkeurig verstelbare pijnmodulatie mogelijk.

Yushun Zeng – PhD Student

AI en neurale netwerken gebruiken voor pijnbeheersing

De UIWI-stimulator zelf is flexibel, buigbaar en draaibaar, waardoor optimale plaatsing op het ruggenmerg mogelijk is.

Bron: Viterbi School

Het werkt door elektrische stimulatie te gebruiken om de signalen die pijn overbrengen en onderdrukken in evenwicht te brengen, waardoor het pijngevoel effectief wordt onderdrukt.

Door de apparaten op laboratoriumratten te testen, hebben de onderzoekers chronische neuropathische pijn veroorzaakt door zowel mechanische als acute thermische stimuli succesvol verlicht.

Bovendien is het apparaat adaptief en regelt het zijn “elektrische behandeling” op basis van de daadwerkelijk aanwezige pijn.

“Wat dit apparaat echt onderscheidt, is zijn draadloze, slimme en zelf‑adaptieve vermogen voor pijnbeheersing.

Wij geloven dat het een groot potentieel biedt om farmacologische schema’s en conventionele elektrische stimulatiebenaderingen te vervangen, in lijn met de klinische behoeften voor pijnvermindering.

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

Dit werd gedaan met behulp van een neuraal netwerk genaamd ResNet-18, en door continu hersenopnamen te monitoren, specifiek elektro‑encefalogram (EEG)-signalen, die de pijnniveaus van een patiënt weerspiegelen.

Het neuraal netwerk analyseert deze hersensignalen en classificeert pijn in drie verschillende niveaus: lichte pijn, matige pijn en extreme pijn. Dit AI‑model heeft een algehele nauwkeurigheid van 94,8 % bij het onderscheiden van deze pijntoestanden.

Zodra een pijnniveau is geïdentificeerd, past de draagbare ultrageluidzender automatisch de akoestische energie die het uitzendt aan. De geluidenergie wordt omgezet in elektrische energie, die het ruggenmerg stimuleert.

Bron: ResearchGate

Dit creëert een gesloten‑lus systeem dat real‑time, gepersonaliseerde pijnbeheersing biedt.

Omdat de energietransmissie via infrageluid plaatsvindt, is er geen verdere chirurgie nodig na de initiële implantatie van het apparaat rond het ruggenmerg, en kan het vermogensniveau in real‑time worden gemoduleerd door de intensiteit van het infrageluid.

“Vanuit klinisch perspectief maakt het integreren van op deep learning gebaseerde pijnbeoordeling dynamische interpretatie en respons op fluctuerende pijntoestanden mogelijk, wat essentieel is voor het aanpassen aan patiënt‑specifieke variabiliteit.”

Chen Gong

Wat staat er te gebeuren voor AI-pijnimplantaten?

Omdat het apparaat wordt gereguleerd door een neuraal netwerk, kan het worden aangepast aan het specifieke zenuwstelsel van elke patiënt, in plaats van een oplossing te moeten vinden die voor iedereen werkt. Op zichzelf is dit een radicale afwijking van de gebruikelijke medische protocollen voor pijnvermindering.

De volgende stap zou zijn om het implantaatontwerp nog verder te verbeteren, met name door het nog kleiner te maken en de invasiviteit van de implantatie te verminderen. Ideaal zou het op een dag alleen met een spuit kunnen worden geïnjecteerd.

Het draagbare ultrageluidapparaat zou ook zelf draadloos kunnen worden, of zelfs een draagbare ultrageluid‑arraypatch.

De bediening van het systeem moet waarschijnlijk worden overgedragen aan een smartphone voor een commerciële versie van deze technologie, waardoor de patiënt een hoger niveau van personalisatie en controle krijgt.

Investeren in HealthTech 

Philips is een bekend consumentenelektronicamerk (scheerapparaten, elektrische tandenborstels), even actief in de gezondheidszorg. Bijvoorbeeld, het was in 2022 de nummer 1 voor MedTech octrooiaanvragen in Europa. Het is actief in verbonden medische producten, van wearables tot beeldvorming, respirators en medische robots.

Het bedrijf is ook actief in halfgeleiders (inclusief maglev‑technologie) en high‑tech/robotica/automatisering, waarbij elke activiteit een gemeenschappelijke technologische basis deelt.

Bron: Philips

Philips biedt wearables voor hart‑, ademhalings‑ en activiteitsmetingen. De sensoren kunnen worden geïntegreerd in smartwatches, gezondheidsmonitoren, medische patches en activiteitstrackers.

De expertise van Philips in biocompatibele sensoren, halfgeleiders en draadloze oplossingen zou het tot een leider kunnen maken in geavanceerde medische implantaten met draadloos opladen.

Voor medische apparaten geeft Philips de voorkeur aan een partnerschapsoplossing, waarbij het voor derden hun verbonden IoT (Internet of Things) medische apparaten ontwikkelt die volledig compatibel zijn met de rest van de Philips‑oplossingen. In die context biedt het zijn klanten prototyping, regelgevingsadvies, end‑to‑end productontwikkeling en productie op industriële schaal.

Dit maakt Philips een technologie‑gericht bedrijf en een waarschijnlijke kandidaat om innovaties snel te integreren in bestaande medische apparaten. In totaal hebben Philips‑apparaten direct invloed op meer dan 1,8 miljard mensen.

Het bedrijf wil een volledig geïntegreerde digitale zorgomgeving creëren waarin sensoren bij apparaten passen, en vervolgens meerdere connectiviteitsoplossingen gebruiken om te integreren in de Philips HealthSuite Cloud‑oplossing en diepgaande data‑analyse mogelijk te maken.

Bron: Philips

Als leverancier in de MedTech‑industrie, vaak productie voor andere merken, is Philips minder zichtbaar in de sector dan andere, meer prominente bedrijven. Het is echter een expert in het bouwen van high‑performance elektronische apparaten en sensoren, en duwt vaak de grenzen van wat mogelijk is in zijn niche binnen de gezondheidszorg en wearables.

Naarmate wearables en medische elektronica steeds meer worden geïntegreerd in de gezondheidszorg en medische protocollen, zal Philips’ Healthcare‑segment waarschijnlijk groeien als onderdeel van het concern.

Laatste Koninklijke Philips N.V. (PHG) aandelennieuws en ontwikkelingen

Gerefereerde studie

^{1. Zeng, Y., Gong, C., Lu, G. et al. A programmable and self-adaptive ultrasonic wireless implant for personalized chronic pain management. Nature Electronics 8, 437–449 (2025). https://doi.org/10.1038/s41928-025-01374-6}