Värske uuring, mille juhtautor on Tallinna Tehnikaülikooli teadlane Irina Hussainova, näitab, kuidas masinõppe ja tehisaru abil saab luua uue põlvkonna luuimplantaate. Need on ühtaegu tugevad, vastupidavad ja suudavad ideaalselt meie luukoega kokku kasvada.

Kolleegidega Saksamaalt ja Iraanist lõi Hussainova esmalt arvutis tohutu andmebaasi, mis sisaldas üle 3000 erineva silindrilise implantaadi disaini. Iga disain matkis loodust, kasutades käsnjast luukoest inspireeritud kärjelist sisevõrestikku. Seejärel treenis töörühm nende andmete põhjal tehisnärvivõrku, mis õppis ennustama iga virtuaalse disaini täpseid mehaanilisi omadusi, ilma et igaüht neist oleks pidanud päris maailmas eraldi testima.

Selgus, et tehisaru suutis ennustada implantaadi vastupidavust ja muid omadusi enam kui üle 98-protsendilise täpsusega. Analüüsist koorus välja ka selge muster. Kõige olulisem omadus, mis määrab implantaadi tugevuse, on selle sisevõrestiku seina paksus.

Miks see kõik oluline on? Selleks, et kehal implantaadist ikka kasu oleks, peab see ühtaegu toime tulema kahe suure ülesandega. Esiteks peab see olema piisavalt tugev, et taluda meie keha raskust ja igapäevaseid põrutusi. Teiseks – ja siin ongi konks – peab selle sisemus olema piisavalt poorne ja käsnjas, et meie oma luurakud saaksid sinna sisse kasvada ja implantaadi meie kontidega lõimida.

Tavaliselt peitub selles vastuolu: tugevam materjal on reeglina ka tihedam, jättes luurakkudele vähem ruumi. Siin tulebki appi tehisaru. See suudab ülikiirelt läbi proovida tuhandeid erinevaid sisemisi võrestikke, leides nende seast kuldse kesktee – disaini, mis on piisavalt vastupidav, aga samal ajal avatud meie enda rakkudele. 

Lisaks arvestab see, et väike hambaimplantaat vajab teistsugust lahendust kui suur puusaprotees, pakkudes igale varuosale vastavalt selle suurusele just parima võimaliku ehitusplaani.

Oma tulemustest kirjutavad uurijad ajakirjas Biomimetics.

Teadusuudised on Vikerraadios eetris esmaspäevast reedeni ca kell 8.35 ja laupäeval ca kell 8.25.