PT103949B

PT103949B - Estruturas inteligentes para próteses ósseas

Info

Publication number: PT103949B
Application number: PT103949A
Authority: PT
Inventors: Clara Maria Mesquita Frias; Jose Antonio De Oliveira Simoes; Antonio Torres Marques
Original assignee: Univ Do Porto
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2010-10-21
Also published as: PT103949A; WO2009095768A4; WO2009095768A2; WO2009095768A3

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A ESTRUTURAS QUE PODEM SER USADAS EM PRÓTESES ÓSSEAS, E BASEIA-SE NUM CONCEITO DE MULTI-CAMADAS COM REDES DE BIOSSENSORES E BIOACTUADORES, MONITORIZANDO CONTÍNUA E ACTIVAMENTE O DESEMPENHO E INTEGRIDADE DE IMPLANTES ÓSSEOS DENTRO DE ORGANISMOS VIVOS. A REDE DE BIOSSENSORES INTEGRA DIFERENTES TECNOLOGIAS DE SENSORES (ÓPTICOS, PIEZORESISTIVOS, PIEZOELÉCTRICOS E PIROELÉCTRICOS) QUE PERMITEM A MONITORIZAÇO DO IMPLANTE ÓSSEO EM TEMPO REAL, DURANTE E APÓS A CIRURGIA, SENDO A REDE DE ACTUADORES COMPOSTA POR MATERIAIS BIOMIMÉTICOS QUE ESTIMULAM O CRESCIMENTO DO TECIDO ÓSSEO ATRAVÉS DE EFEITOS BIOLÓGICOS, MECÂNICOS, ELECTROMECÂNICOS, TÉRMICOS E/OU ELECTROQUÍMICOS. ESTA INVENÇÃO ENQUADRA-SE NO CONCEITO EMERGENTE DOS MATERIAIS E ESTRUTURAS INTELIGENTES DIRECCIONADOS PARA APLICAÇÕES MÉDICAS, COMO POR EXEMPLO PARA IMPLANTES DE ANCA, JOELHO, OMBRO E ORTODONTICOS, ATRIBUINDO FUNÇÕES SECUNDÁRIAS S PRÓTESES ÓSSEAS, TAIS COMO MEDIDAS CLÍNICAS PREVENTIVAS, MEDIANTE RESULTADOS DA MONITORIZAÇÃO, ACTUALIZAÇÃO AUTOMÁTICA DAS BASES DE DADOS DE IMPLANTES, CAPACIDADE DE AUTO- REPARAÇÃO, MINIMIZAÇÃO DO INSUCESSO DOS IMPLANTES, LIBERTAÇÃO CONTROLADA DE FÁRMACOS, E UM MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DO HISTORIAL CLÍNICO DO DOENTE EM CASO DE ACIDENTE OU CATÁSTROFE.

Description

DESCRIÇÃO ESTRUTURAS INTELIGENTES PARA PRÓTESES ÓSSEAS

Domínio técnico da invenção

Esta invenção enquadra-se na aplicação e desenvolvimento de estruturas para a área da saúde, em particular no que diz respeito ao desenvolvimento de próteses ósseas.

Antecedentes da invenção relato do respectivo estado da arte está ligado com o desenvolvimento de bioestruturas para implantes ósseos, baseado no conceito emergente de materiais e estruturas inteligentes.

As doenças degenerativas das articulações e tecido ósseo, osteoporose, e fracturas acidentais, estão cada vez mais presentes, e ocorrem cada vez com maior frequência no quotidiano da população mundial.

Neste contexto, eficácia, eficiência, segurança e longevidade são os parâmetros submetidos mais importantes procurados pelos pacientes a um implante ósseo de forma a voltar a uma vida normal.

Actualmente, o insucesso dos implantes ósseos manifesta-se como um movimento relativo entre o implante e o osso que o suporta, que ocorre devido ao aparecimento de falhas na fixação do implante, impossibilitando-o de suportar as cargas cíclicas a que é sujeito. Os implantes ósseos utilizados são compostos por materiais inertes cujas funções primárias são de suporte mecânico, reposição da mobilidade, alivio da dor, e, nos implantes articulares, o contacto articular tribológico. Todavia, o maior problema situa-se na fase pós-operatória e de reabilitação em que é necessária uma monitorização do estado do implante in-situ, in-vivo e em tempo real, bem como medidas clinicas de intervenção no caso de inicio de laxação (descolamento).

Os métodos clínicos de diagnóstico usados focalizam-se na dor e mobilidade do doente, avaliados por sistemas de pontuação, e análises radiográficas. Porém, estas técnicas não permitem a detecção atempada e adequada do grau de laxação do implante, impedindo executar medidas clínicas de intervenção, assim como criar um calendário organizado de cirurgias de revisão por dificuldade de prever com exactidão o grau de insucesso do implante.

Portanto, as únicas opções actuais de avaliação da performance de um implante ósseo são remetidas para capacidade de interpretação médica do conjunto de parâmetros fornecidos obtidos pela compilação dos dados empíricos pelo doente (nível de funcionalidade/dor), e pelos resultados radiográficos.

A compreensão do estado actual do desenvolvimento do implante ósseo, as suas funções e limitações, tornam fácil reconhecer o impacto socio-económico desta presente tecnologia na indústria da saúde. Assim, as estruturas da presente invenção permitem ultrapassar e minimizar os custos com os implantes ósseos, que têm vindo a aumentar anualmente.

documento W02006089069 divulga a introdução da capacidade secundária de monitorização de implantes ortopédicos articulares, recorrendo ao encapsulamento, à superfície do implante, de sensores piezoresistivos. Este documento descreve a capacidade, da ferramenta, de diagnóstico em implantes articulares. Todavia, a presente invenção ultrapassa o divulgado no documento mencionado em diversos aspectos, tanto pela capacidade de monitorização in-situ e em tempo real, como também pela capacidade de intervir no sentido de eliminar causas de insucesso no estado inicial.

A capacidade de monitorização em tempo real permite obter um diagnóstico actualizado, comportamento real do implante e definir intervenções clinicas profilácticas. Entende-se como intervenções clínicas profilácticas, neste contexto, o diagnóstico actualizado e uma previsão do tempo de vida útil do implante, permitindo uma melhor calendarização da cirurgia de revisão, assim como a administração de um tratamento fisioterapêutico de reabilitação adequado. Contudo, a função secundária de monitorização do implante ósseo não é suficiente para minimizar e evitar as causas de insucesso, permite apenas identificar e precaver o doente para uma segunda cirurgia.

A presente invenção atribui ao implante, além da capacidade de monitorização, a capacidade de intervenção/actuação. Esta capacidade resulta do conhecimento do funcionamento do sistema ósseo. Esta rede de actuadores estará distribuída ao longo da superfície do implante de acordo com a sua geometria, dimensão, função e material.

Esses actuadores são compostos por materiais biomiméticos, ou seja, materiais que mimetizam funções e órgãos biológicos. A sua função é intervir de forma a reforçar a matriz extra celular óssea e a respectiva vascularização sanguínea e linfática. 0 modo de intervenção/actuação na proliferação da matriz extra celular do sistema ósseo devese às propriedades estruturais e estimulações biofísicas destes materiais. Do ponto de vista estrutural, estes materiais apresentam uma textura superficial e uma arquitectura interna optimizada que facilitam a adesão, proliferação celular, remodelação e crescimento ósseo. As capacidades base dos sensores/actuadores utilizados para a estimulação biofísica são: a capacidade piezoeléctrica, que é uma característica também presente na remodelação natural do tecido ósseo, devido à transformação da energia mecânica do movimento do corpo em energia electroquímica, e viceversa; piroeléctrica, a capacidade de transformar a energia mecânica em energia térmica, e vice-versa; e bioquímica. Este sistema de intervenção/actuação incorpora também um sistema de libertação de fármacos, através do recurso a nanocápsulas que serão usadas para combater ou prevenir alguns tipos de patologias.

A validação da aplicação dos sensores/actuadores referidos em próteses articulares é feita usando o exemplo de uma componente femoral de articulação de anca convencional. Contudo, a aplicação desta tecnologia a outros tipos de próteses ósseas pode ser realizada de uma forma fácil devido à capacidade de miniaturização de todo o sistema (interrogação, transmissão de dados e alimentação) e à capacidade de produzir os biossensores e actuadores com as formas mais apropriadas para implantes metálicos, poliméricos, compósitos, etc. Estas bioestruturas são incorporadas durante o processo de fabrico do implante, sendo o novo implante e a rede de sensores e actuadores considerados como uma estrutura única.

A versatilidade de geometria, e as pequenas dimensões de todos os dispositivos electrónicos e optoelectrónicos, garantem a aplicabilidade destas estruturas em todos os implantes ósseos. Já o número de elementos que compõem as redes de sensores e actuadores depende exclusivamente da sua função, dimensão, localização em zonas de risco e do material do implante.

Descrição geral da invenção

A presente invenção considera estruturas capazes de implementar funções secundárias em implantes ósseos. Esta invenção tem por base o conceito emergente de materiais inteligentes aplicados, por exemplo, a implantes articulares e ortodonticos.

conceito de estrutura inteligente surge do desenvolvimento de estruturas que contínua e activamente monitorizam e optimizam a sua performance, possuindo capacidades de adaptação e interacção mediante a variação das condições de funcionamento. À semelhança dos sistemas biológicos, no desenvolvimento de uma estrutura inteligente procura-se implementar a capacidade de auto-diagnóstico, autonomia e auto-adaptação/interacção com o meio interno/externo. Porém, por estrutura inteligente, no sentido biológico, entende-se também a capacidade de promover uma resposta biológica mais positiva no sentido da compatibilidade.

A designação inteligente para a presente invenção deve-se ao facto de se tratar de permitindo em simultâneo a capacidade de optimização, performance ao meio. A chave uma estrutura multifuncional, funcionalidade estrutural e a controlo e adaptação da sua tecnológica desta invenção é a distribuição de redes de biossensores (1) e bioactuadores (2) à superfície do implante ósseo. Estes foram

desenvolvidos	e	seleccionados no campo	da	ciência dos
materiais e	da	engenharia	mecânica,	e	os	sistemas de
processamento	de	sinal e	algoritmos	de	controlo foram

desenvolvidos nas áreas da engenharia electrotécnica e das

ciências	da computação.
Através	das	redes de biossensores	(D	artificiais e
sistemas	de	processamento de sinal	(7) ,	será	possível
detectar,	ou	sentir, uma ou mais variações	nas	condições

físicas e/ou compostos químicos do sistema implante/osso. Esta nova capacidade permite ao médico obter um diagnóstico em tempo real identificando, atempadamente, os pontos (ou regiões) iniciais das actuais causas de insucesso que ocorrem no período pós-operatório. Pretende, deste modo, implementar um novo conceito de método de diagnóstico interactivo entre o implante ósseo e o médico, que pode ser aplicado, também, durante a cirurgia para garantir o posicionamento correcto do implante. Os parâmetros de medição obtidos pelos sensores estarão previamente validados por calibrações efectuadas in-vitro e in-vivo.

Face à complexidade e agressividade do ambiente biomecânico que existe nas interfaces implante/osso, seria pouco perspicaz reduzir a rede de biossensores (1) a uma só tecnologia sensora. Assim, a rede de biossensores (1) é do tipo híbrida, composta por diferentes tecnologias de sensores, como por exemplo, por sensores piezoeléctricos (2), piezoresistivos (3) e ópticos (4).

Uma das tecnologias sensoras presentes nesta invenção é a tecnologia piezoeléctrica, pela sua capacidade de poder ser utilizada simultaneamente como sensor e actuador.

Como sensor, apresenta como vantagem o facto de poder ser utilizado sob várias formas geométricas, por exemplo, sob a forma de filme ou fibras (2) . 0 comportamento deste sensor ao meio mecanicamente agressivo, às ao meio aquoso do interior do corpo reacções enzimáticas, e humano, é perfeitamente adequado para esta aplicação, reflectindo-se na não libertação de partículas e num longo período de funcionalidade.

Como sensor, a tecnologia piezoeléctrica permite, durante uma solicitação dinâmica, a transformação da energia mecânica aplicada em sinais eléctricos previamente calibrados.

necessitam de qualquer

Os sensores piezoeléctricos (2) não fonte de alimentação para o seu funcionamento.

A tecnologia piezoresistiva usada nesta invenção permite depositar sensores piezoresistivos (3) em bio-substratos com diversas formas, garantindo toda a resistência mecânica e funcionalidade no interior do corpo humano. A deposição destes sensores permitirá a monitorização em tempo real de alguns parâmetros que definem a posição relativa do implante. A principal função destes sensores quasiestáticos, na monitorização do implante, é a de caracterização da variação do gradiente de pressão, informando qual o nível de laxação dos implantes e quais as zonas de iniciação. Este sensor permite, ainda, fazer um levantamento da geometria de todo o implante in-situ, relativamente a um referencial fixo. Contudo, este sensor necessita de uma fonte de alimentação eléctrica.

A integração de sensores ópticos (4) nesta aplicação permite, como sensores quasi-estáticos no esquema de monitorização, detectar as deformações longitudinais, transversais, e a temperatura à superfície do implante. Através da medição destes parâmetros físicos, é possível identificar quais os níveis de afundamento dos implantes, assim como zonas iniciais de laxação, funcionando como um método complementar aos sensores piezoresistivos (3). Estes sensores apresentam como vantagem, relativamente aos anteriores, a imunidade a campos electromagnéticos. À semelhança dos sensores piezoresistivos (3), os sensores ópticos (4) necessitam de uma fonte de alimentação (5) para garantir o seu funcionamento. Estes sensores apresentam a caracteristica de serem compostos por matérias biodegradáveis, e são utilizados durante a cirurgia apenas para indicar de uma forma minimamente invasiva o posicionamento relativo do implante ao cirurgião. No caso dos implantes metálicos, a colocação destes sensores pode ser feita recorrendo a uma biomembrana que integra a rede de sensores ópticos (4).

Todos os sensores utilizados apresentam pequenas dimensões, reduzido peso e facilidade de encapsulamento em compósitos ou deposição à superfície de metais, contribuindo para um estado mínimo de invasão do organismo vivo e do próprio dispositivo. 0 facto de ser possível produzir estes sensores em diversas formas garante a facilidade de serem implementados durante o processo de fabrico dos implantes ósseos convencionais metálicos, ou em materiais compósitos.

Relativamente à selecção do número e localização dos sensores que compõem a invenção, estes dependem da aplicação particular. As zonas críticas do implante, que podem ser previstas previamente por simulação, são monitorizadas por sensores. Para definir a posição relativamente a um referencial fixo, são necessários pelo menos seis sensores, para determinar três translações e três rotações no espaço. Para localizar eventos de fissuração, tanto ao nível do osso, como da prótese, mas sobretudo na interface, são necessários vários sensores. 0 local da fissura é determinado através dos tempos entre a ocorrência e a chegada do sinal ao sensor. As incógnitas a determinar são as coordenadas do espaço e a velocidade de propagação no meio (que é considerado isotrópico). Através da amplitude dos sinais registados, é possível distinguir se este ocorreu no osso ou na interface.

A presente invenção contempla ainda esquemas de interrogação apropriados aos sensores, permitindo digitalização dos sinais ópticos e electrónicos, e registo e processamento dos dados. 0 processamento de dados permite, através de inteligência artificial, o controlo automático e manual dos actuadores (2). 0 sistema de interrogação incorpora um micro-chip que contém um código de acesso à base de dados do Sistema Nacional de Saúde, que permite, em caso de «catástrofe», obter todo o historial clínico existente do doente.

Adicionalmente, esta invenção permite aumentar a capacidade de intervenção/actuação, pela estimulação do crescimento e consequente reforço do tecido ósseo na interface do implante, promovendo uma maior estabilidade deste.

Os actuadores (2) são materiais com uma estrutura biomimética à semelhança do sistema ósseo, que permite a remodelação, mineralização e vascularização deste através de estimulações bioquímicas e biofísicas. A rede de actuadores (2) compreende pelo menos um material biocompósito que combina materiais cerâmicos ou poliméricos, tais como materiais inorgânicos C, Si, SiGe, TIO ou HA e uma matriz orgânica em PVDF, PMMA ou epoxy. Estes actuadores biomiméticos distribuídos ao longo da superfície dos implantes e em contacto directo com o osso têm como base a tecnologia piezoeléctrica. Num material piezoeléctrico, ao aplicar uma diferença de potencial entre as extremidades, verifica-se uma expansão volumétrica. Estes actuadores (2) são controlados por microprocessadores ou por indicação médica, integrando também sistemas de alimentação eléctrica (5) .

Eliminado: i

V______________________

Breve descrição das figuras

Figura 1 - Esta figura representa uma componente femoral de um implante de anca, em diferentes perspectivas, com as estruturas de acordo com a presente invenção;

(1) Elementos da rede de sensores e actuadores.

Figura 2 - Esta figura ilustra o conceito de multicamadas com redes de biossensores e actuadores, com os seguintes elementos:

(2) bioactuador e/ou sensor piezoeléctrico;

(3) sensor piezo-resistivo;

(4) sensor óptico.

Figura 3 - Esta figura ilustra o conceito de uma componente femoral instrumentada, com os seguintes elementos:

(5) sistema de alimentação;

(6) sistema electrónico/optoelectrónico;

(7) antena de transmissão/recepção.

Figura 4 - Esta figura ilustra o conceito da interacção entre o implante instrumentado e o médico.

Descrição detalhada da invenção

Segundo a presente invenção, à prótese óssea é acrescentada uma estrutura inteligente, com capacidade sensora e actuadora. Esta estrutura inteligente contempla uma rede híbrida de sensores piezoeléctricos (2) , piezoresistivos (3) e ópticos (4) .

Os sensores piezoeléctricos (2) são usados para medir sinais transitórios, como a ocorrência de fissuração e a velocidade de propagação de ondas de pressão no meio. Para processar e registar esta informação é necessário préamplificar o sinal analógico e convertê-lo em sinal digital.

Os sensores piezo-resistivos (3) são utilizados para medir as variações de pressão que ocorrem à superfície do implante na execução de um determinado exercício físico padronizado. Através da medição da pressão à interface do implante e conhecendo as propriedades dos materiais, é possível determinar os esforços aplicados ao sistema osso/prótese e, consequentemente, avaliar a evolução da reabilitação. Estes sensores são depositados num biosubstrato, polimérico, que será colocado na superfície do implante durante o processo de fabrico deste.

Os sensores FBG em fibra óptica são utilizados para medir as variações das deformações quasi-estáticas que ocorrem na superfície do implante. Esta informação complementa a informação recebida dos sensores piezo-resistivos e, durante o procedimento cirúrgico de fixação, permite guiar a colocação da prótese. A sua correcta colocação sob pressão permite que os sensores distribuídos à superfície tenham um registo semelhante. Se tal não ocorrer significa que houve má colocação da prótese ou ocorrência de cavitação. Os sensores ópticos (4) têm que ser iluminados por uma fonte de luz de largo espectro, normalmente um LED. 0 sistema de interrogação integra um filtro óptico sintonizável do tipo passa-banda, e um detector fotoeléctrico com saída de sinal digital para o processador.

A rede de actuadores (2) é composta por biomateriais miméticos com o sistema ósseo, e apresenta uma optimização das propriedades bioquímicas, da geometria, da macro e microestrutura, da porosidade, da arquitectura interna, da rugosidade superficial e do suporte mecânico da proliferação do tecido ósseo à superfície do implante.

Estes biomateriais (2) apresentam capacidades piezoeléctricas semelhantes ao tecido ósseo que estimulam o crescimento ósseo por efeitos mecânicos, electromagnéticos. Com base na bionanotecnologia, esta classe de biomateriais permite, ainda, a libertação controlada de fármacos que se encontram no interior de nanocápsulas semi-embebidas nos actuadores. A libertação controlada de fármacos será efectuada sempre que necessário pela deformação do material (efeitos piezoeléctricos).

Toda a tecnologia presente nesta invenção permitirá uma melhor estabilidade do implante ósseo, com uma intervenção directa ou indirecta, em resposta aos primeiros sinais de falência que desencadeiam o insucesso do implante. A rede híbrida de sensores é controlada por um esquema optoelectrónico (6) que recebe os sinais emitidos pelos sensores e faz o seu processamento. Este esquema electrónico contempla um microprocessador, um conversor de sinais analógicos em digitais e vice-versa, um microcontrolador programado em função das tecnologias sensoras presentes (que permite optimizar e controlar os vários dispositivos electrónicos), e um microdispositivo eléctrico, associado a uma fonte recarregável, que permite fornecer microcargas eléctricas, controladas, aos actuadores (2).

As estruturas também integram uma interface sem fios, que permite transmitir os dados para um dispositivo electrónico no exterior, onde são registados (6), ou do exterior para o controlador, por instrução do médico, utilizando para tal uma pequena antena colocada no interior do implante (7) . As tecnologias para a transmissão de dados sem fios podem ser «wireless», «Bluetooth» e identificação por rádio frequência (RFID).

sistema de alimentação deve ser dimensionado, podendo ser interno ou externo, consoante o número de sensores e actuadores, respectivos consumos energéticos e frequência de utilização, de forma a garantir uma utilização mínima permanente de pelo menos dois anos. A informação relativa ao comportamento do implante nos primeiros dois anos permite estabelecer uma previsão do seu comportamento a longo prazo. Com esta informação inicial é possível, ainda, optimizar os tratamentos de reabilitação.

sistema de alimentação é composto por baterias, recarregáveis ou não recarregáveis, e/ou condensadores de pequenas dimensões. As baterias recarregáveis são carregadas durante a locomoção através de esforços fisiológicos que deformam os materiais piezoeléctricos. Estas deformações geram correntes alternadas que são transformadas em corrente contínua, e armazenadas sendo o valor aproximado de 13xlCF³ V/N. A bateria recarregável deverá funcionar segundo as normas para aplicações médicas. Um exemplo é uma bateria de iões de litio recarregável (bateria QL00031, www.quallion.com) com uma voltagem nominal de 3,6 volts, uma amperagem de 15 mA, e uma capacidade nominal de 3 mAh.

Os condensadores serão um método substituto ou complementar da fonte de alimentação que é activado pelo médico durante a consulta de rotina. A activação é comandada através de um tradutor de rádio frequência auto-suficiente, permitindo que o sistema electrónico implantado na prótese transmita os dados dos sensores através de uma hiperligação sem fios de baixo consumo.

No caso particular da componente femoral, serão validados os dois sistemas.

Posteriormente, para complementar todo o processo de diagnóstico, o dispositivo electrónico de recepção de dados fará a exposição a três dimensões dos resultados. No caso de detectado o inicio de descolamento, ou outra anomalia, será iniciado pelo médico um conjunto de medidas profiláticas entre as quais as microvibrações à superfície do implante, e/ou a libertação controlada de fármacos. Nestes dois processos, o sistema electrónico será activado por um comando externo que irá permitir a aplicação de uma diferença de potencial aos actuadores piezoeléctricos estimulando, deste modo, a osteo-síntese.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Estruturas para próteses ósseas caracterizadas por compreenderem:

a. uma ou mais redes de sensores (1) que detectam o movimento da prótese óssea com um desvio de seis graus de liberdade e que compreende:

i. pelo menos um sensor (3) piezoresistivo orgânico ou inorgânico, biodegradável ou inerte;

ii. pelo menos um sensor (4) óptico orgânico ou inorgânico, biodegradável ou inerte;

b. uma ou mais redes de actuadores piezoeléctricos (2), que inclui pelo menos um material biomimético;

c. um processador de circuitos e de dados, sendo as referidas redes distribuídas ao longo da superfície da estrutura de acordo com a sua geometria, dimensão, função e material.
2. Estruturas de acordo com a reivindicação anterior caracterizadas por a rede do sensor (1) compreender pelo menos um sensor (2) piezoeléctrico orgânico ou inorgânico, biodegradável ou inerte.
3. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por a rede de actuadores (2) compreender pelo menos um material biocompósito de base piezoeléctrica que combina materiais cerâmicos ou poliméricos, tais como materiais inorgânicos C, Si, SiGe, TIO ou HA e uma matriz orgânica em PVDF, PMMA ou epoxy.
4. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por a referida rede de actuadores (2) compreender pelo menos um material biocompósito com micro ou nanocápsulas para uma libertação controlada de fármacos.
5. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por a referida rede de actuadores (2) compreender pelo menos um material biomimético com base piezoeléctrica o qual promove o crescimento das células ósseas e endoteliais através de estimulação mecânica.
6. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por a rede de actuadores (2) compreender pelo menos um material biomimético com base piezoeléctrica o qual promove o crescimento das células ósseas e endoteliais através de estimulação electromagnética.
7. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por a rede de actuadores (2) compreender pelo menos um material biomimético com base piezoeléctrica o qual permite uma libertação controlada de fármacos.
8. Estruturas de acordo qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizadas por o processador de circuitos e de dados estar compreendido por:

a. um esquema de interrogação,

b. um microprocessador,

c. um conversor de sinais,

d. uma fonte de alimentação (5),

e. uma interface sem fios para transmissão de dados dos sensores (6 e 7) e controlo dos actuadores (2) a partir do exterior.
9. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por o esquema de interrogação compreender pelo menos um componente (6) electrónico e optoelectrónico para interrogar os dados provenientes dos sensores (1) .
10.Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por o microprocessador ser responsável por executar instruções, as quais foram previamente programadas ou não, sendo capaz de processar e compilar dados a partir de diferentes sensores.
11. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por os conversores de sinais serem responsáveis pela conversão de sinais de saída e de entrada a partir de diferentes sensores (1) e actuadores (2) em sinais digitais ou analógicos.
12. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por o microcontrolador ser responsável pela optimização e controlo dos dispositivos electrónicos.
13. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por o microcontrolador ter um micro-chip contendo todos os antecedentes clínicos dos pacientes.
14. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por o dispositivo electrónico de actuação compreender pelo menos um componente electrónico que fornece cargas eléctricas controladas aos actuadores (2) .
15. Estruturas de acordo com qualquer uma das revindicações anteriores caracterizadas por a fonte de alimentação (5) poder ser convencional, quer recarregável ou não recarregável, usando bio-baterias conhecidas no mercado.