Approach for Unloading Knee Joint Cartilage Pressure: Potential Applications in Post-Surgical Rehabilitation

Descripción del proyecto

Una rodillera inteligente para ayudar a reparar el cartílago

Las personas que padecen artritis suelen sufrir lesiones articulares, especialmente en las rodillas. La cirugía para reparar el cartílago, aunque prometedora, requiere un control cuidadoso de la presión articular durante la recuperación. El equipo del proyecto KNEEUL, que cuenta con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, pretende desarrollar la primera rodillera vestible que reduzca la presión del cartílago tras la cirugía y la monitorice al instante. En el proyecto se combina biomecánica, robótica y tecnología de sensores para diseñar un dispositivo ortopédico de descarga de presión. Mediante sensores avanzados y algoritmos inteligentes, se va un paso más allá para permitir una estimación de la presión no invasiva y al instante. Dado que las lesiones articulares relacionadas con la artritis afectan a más de 520 millones de personas en todo el mundo, se espera que el dispositivo ponible KNEEUL mejore la curación tras la cirugía.

Objetivo

More than 520 million people worldwide suffer from arthritis, with 60% being women. The knee joint is the most commonly affected, accounting for 365 million cases. Cartilage repair surgery, a promising technique, requires strict control of joint pressure during the post-surgery recovery period. The KNEEUL project, a preclinical technology initiative, aims to develop a knee joint brace that unloads pressure on knee cartilage after surgery, thereby shortening patient recovery time. This type of wearable device, offering such functionality, is unprecedented and presents two key challenges: 1. Developing strategies to effectively unload knee cartilage pressure, and 2. Achieving non-invasive real-time estimation of knee cartilage pressure.
KNEEUL will be conducted with the Laboratoire d’Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM) as the host institution, in collaboration with the Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (LMGC) and the Centre Hospitalier Universitaire (CHU).
The project will address these key challenges through two main approaches:
1. Developing a wearable orthosis that effectively unloads inner knee joint pressure through non-invasive distraction of the femoral from the tibial part. This includes: 1) designing the pressure unloading mechanism, 2) creating a stiffness-adjustable attachment mechanism, and 3) developing and realizing the prototype. This research integrates mechanical transmission, biomechanics, and materials science.
2. Achieving real-time, non-invasive estimation and feedback of knee cartilage pressure. This includes: 1) implementing portable measurement hardware, 2) developing a pressure estimation model using multi-sensor data fusion, and 3) integrating the prototype and validating the research approach. This research integrates biomedical knowledge, sensing technology, and intelligent algorithms.