Hvordan AI‑drevne implantater kan erstatte opioid smertestillende

Forstå kronisk smerte & dens utfordringer

Moderne anestesi og smertestillende har bidratt til å lindre det som var et av medisinens mest uløselige problemer: smerte.

Imidlertid er dette kun delvis sant for kronisk smerte, som påvirker hundrevis av millioner mennesker globalt. Ifølge U.S. Pain Foundation, 51.6 million Americans live with chronic pain. For over 17 million sufferers, their chronic pain is high-impact, frequently limiting their life or work activities. 

Når smertens årsak ikke er et spesifikt øyeblikk, men et tilbakevendende problem, kan det bli svært vanskelig for kjemisk behandling å fungere riktig.

Et problem er at kroppen har en tendens til å tilpasse seg legemidler, og de mister gradvis effektiviteten, noe som tvinger pasienter til å øke dosen over tid, eller lide uten et godt alternativ.

Et annet problem er at sterke smertestillende vanligvis tilhører opioidklassen, en type legemiddel som er kjent for å forårsake avhengighet.

Opioider blir foreskrevet til ikke mindre enn 40 millioner pasienter årlig kun i USA. Hvert år fører de til at over 85,000 pasienter med akutt smerte utvikler avhengighet (opioidbrukslidelse), og 10 % utvikler langvarig opioidbruk senere.

Et slikt nivå av avhengighet er enormt kostbart for samfunnet som helhet, anslått til å utgjøre en kostnad på $180B årlig kun i USA.

Dette er grunnen til at ikke‑opioide legemidler, eller ikke‑kjemiske smertemedikamenter, kan være en livsendrende medisinsk behandling for millioner, og potensielt et marked verdt titalls milliarder dollar.

Et eksempel er Vertex Pharmaceuticals (VRTX ), med en ny klasse av smertemedikamenter som ikke kan forårsake avhengighet, nettopp godkjent i 2025. Fungus-derived painkillers kan også bli 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 arbeider med en implanterbar trådløs elektronisk stimulator som også kan bidra til å lindre smerte uten noen legemidler.

De publiserte sine resultater i Nature Electronics¹, under tittelen “Et programmerbart og selv‑adaptivt ultrasonisk trådløst implantat for personlig kronisk smertebehandling”.

Hvordan elektriske implantater forstyrrer smertesignaler

I sin kjerne er smerte bare et elektrisk signal som bæres av nerven mot hjernen. Dessverre har evolusjonen gjort dette signalet svært ubehagelig, og et som vi rett og slett ikke kan ignorere. Derfor behovet for legemidler som opioider, som prøver å dempe mottaket av smertesignalet i hjernen.

Et alternativ er å direkte forstyrre det elektriske signalet selv. Dette er løftet med implanterbare elektriske stimulatorer, som direkte stimulerer ryggmargen for å blokkere smertesignaler fra å nå hjernen.

Dessverre har disse enhetene ikke oppnådd bred adopsjon på grunn av mange tekniske ulemper som høy kostnad, behov for invasiv kirurgi, fastkoblede batterier og behov for hyppige batteribytter.

Dette er grunnen til at den nye enheten som forskerne har oppfunnet, fleksibel og trådløst oppladbar, kan bli en potensiell spillveksler.

Kilde: Viterbi School

Piezoelektrisk trådløs lading: En spillveksler

Ettersom regelmessig batteribytte har vært en av de mest problematiske delene av tidligere elektriske stimulatorer for smerte, og krever ekstra kirurgi, har dette vært kjernen i forskernes arbeid.

Ideen er å konvertere mekaniske bølger til elektriske signaler gjennom et fenomen kalt piezoelektrisk effekt.

De brukte et miniaturisert piezoelektrisk element laget av bly‑zirconat‑titanat (PZT), et svært effektivt materiale for å konvertere innkommende ultralydenergi til den elektriske kraften som trengs for stimulering.

Ultralyd er et godt alternativ for medisinske enheter, da den kan transportere energi dypt inn i kroppen uten å forårsake skade.

Dette er en trendy idé innen medisinsk utstyr, med et annet ultralyd‑drevet implantat, for pacemakere denne gangen, også kunngjort av et koreansk forskerteam i juni 2025.

“Denne energikonverterende typen er kritisk for dyp stimulering, da ultralyd er en ikke‑invasiv og svært gjennomtrengende energi innen kliniske og medisinske områder.

Ved å utnytte trådløs ultralydenergioverføring og et lukket sløyfe‑tilbakemeldingssystem, fjerner denne UIWI‑stimulatoren behovet for klumpete implanterte batterier og tillater sanntids, presist justerbar smertemodulering.

Yushun Zeng – PhD Student

Bruk av AI og nevrale nettverk for smertekontroll

UIWI‑stimulatoren er selv fleksibel, bøylig og vridbar, noe som tillater optimal plassering på ryggmargen.

Kilde: Viterbi School

Måten den fungerer på er ved å bruke elektrisk stimulering for å rebalansere signalene som overfører og hemmer smerte, og effektivt undertrykke smertefølelsen.

Ved testing av enhetene på laboratorierått, klarte forskerne å lindre kronisk nevropatisk smerte forårsaket av både mekaniske stimuli og akutte termiske stimuli.

Dessuten er enheten adaptiv, og regulerer sin «elektriske behandling» i henhold til den faktiske smertenivået.

“Det som virkelig skiller denne enheten fra andre er dens trådløse, smarte og selv‑adaptive evne til smertebehandling.

Vi tror den har stort potensial til å erstatte farmakologiske ordninger og konvensjonelle elektriske stimuleringsmetoder, i tråd med kliniske behov for smertelindring.

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

Dette ble gjort ved å bruke et nevralt nettverk kalt ResNet-18, og kontinuerlig overvåke hjerneopptak, spesifikt elektroencefalogram (EEG)-signaler, som reflekterer pasientens smertenivå.

Det nevrale nettverket analyserer disse hjerne­signalene og klassifiserer smerte i tre distinkte nivåer: lett smerte, moderat smerte og ekstrem smerte. Denne AI‑modellen har en samlet nøyaktighet på 94,8 % i å skille mellom disse smertetilstandene.

Når et smertenivå er identifisert, justerer den bærbare ultralyd‑senderen automatisk den akustiske energien den sender. Den akustiske energien blir konvertert til elektrisk energi, som stimulerer ryggmargen.

Kilde: ResearchGate

Dette skaper et lukket sløyfesystem som gir sanntids, personlig smertestyring.

Fordi energioverføringen skjer via infralyd, er det ikke behov for ytterligere kirurgi etter den første implanteringen av enheten rundt ryggmargen, og kraftnivået kan moduleres i sanntid av infralyd‑intensiteten.

“Fra et klinisk perspektiv gjør innlemmingen av dyp‑læring‑basert smertevurdering mulig dynamisk tolkning og respons på varierende smertetilstander, noe som er essensielt for å tilpasse seg pasientspesifikk variabilitet.”

Chen Gong

Hva er neste for AI‑smertimplantater?

Fordi enheten styres av et nevralt nettverk, kan den tilpasses hver pasients spesifikke nervesystem, i stedet for å måtte finne en løsning som passer alle. I seg selv er dette et radikalt avvik fra de vanlige medisinske protokollene for smertelindring.

Neste steg vil være å forbedre implantatdesignet ytterligere, spesielt ved å gjøre det enda mindre, og redusere hvor invasiv implanteringen er. Ideelt sett kunne det en dag bli injisert kun med en sprøyte.

Den bærbare ultralyd‑enheten kan også bli trådløs, eller til og med en bærbar ultralyd‑array‑patch.

Kontrollen av systemet bør sannsynligvis overføres til en smarttelefon for en kommersialisert versjon av denne teknologien, noe som gir pasienten et høyere nivå av personalisering og kontroll.

Investere i HealthTech 

Philips er et velkjent forbrukerelektronikkmerke (barbermaskiner, elektriske tannbørster), og er like aktiv innen helsevesenet. For eksempel var det nummer 1 for MedTech‑patentinnlevering i Europa i 2022. Det er aktivt innen tilkoblede medisinske produkter, fra wearables til bildediagnostikk, respiratorer og medisinske roboter.

Selskapet er også aktivt innen halvledere (inkludert maglev‑teknologi) og høyteknologi/robotikk/automatisering, med hver aktivitet som deler en felles teknologisk base.

Kilde: Philips

Philips tilbyr wearables for hjerte-, respirasjons‑ og aktivitetsmålinger. Sensorene kan integreres i smartklokker, helsesporere, medisinske patches og aktivitetsmålere.

Philips sin ekspertise innen biokompatible sensorer, halvledere og trådløse løsninger kan gjøre dem til en leder innen avanserte medisinske implantater med trådløs lading.

For medisinske enheter, foretrekker Philips en partnerskapsløsning, hvor de utvikler for tredjepart deres tilkoblede IoT‑medisinske enheter som er fullt kompatible med resten av Philips‑løsningene. I den sammenhengen tilbyr de sine kunder prototyping, regulatorisk rådgivning, ende‑til‑ende produktutvikling og produksjon i industriell skala.

Dette gjør Philips til et teknologifokusert selskap og en sannsynlig kandidat for raskt å integrere innovasjoner i eksisterende medisinske enheter. Til sammen påvirket Philips‑enheter direkte over 1,8 milliarder mennesker.

Selskapet ønsker å skape et fullt integrert digitalt helse‑miljø hvor sensorer matcher enheter, og deretter bruke flere tilkoblingsløsninger for å integrere i Philips HealthSuite Cloud‑løsning og muliggjøre dyp dataanalyse.

Kilde: Philips

Som leverandør i MedTech‑industrien, ofte med produksjon for andre merker, er Philips ikke like synlig i sektoren som andre, mer fremtredende selskaper. Likevel er de eksperter på å bygge høyytelses‑elektroniske enheter og sensorer, og presser ofte grensene for hva som er mulig innen deres nisje i helsevesenet og wearables.

Etter hvert som wearables og medisinsk elektronikk i økende grad integreres i helse‑ og medisinske protokoller, vil Philips sin Healthcare‑segment sannsynligvis vokse som en del av konglomeratet.

Siste Koninklijke Philips N.V. (PHG) aksjenyheter og utviklinger

Studie referert

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