Gabriela Kolářová, 08. 10. 20

V současnosti se musí kost upravit na míru zvolenému implantátu, pacient tak lokálně v relativně velkém rozsahu přichází i o zdravé části tkáně. S originálním způsobem řešení celosvětového problému opotřebení kloubů nyní přišli výzkumníci z Ústavu strojírenské technologie Fakulty strojního inženýrství VUT. Jejich design a technologie nahrazuje opotřebený nebo poškozený kloub jen v nezbytně potřebném rozsahu, odstraňuje i určité vrozené vady, zachovává maximum pacientovy kostní hmoty a jako první na světě dodává kloubu potřebnou pružnost.

Operace poškozených nebo opotřebených kloubů patří mezi nejčastější chirurgické výkony. Pro pacienta se přitom jedná o náročný zásah do organismu. V současnosti se musí kost upravit na míru zvolenému implantátu, pacient tak lokálně v relativně velkém rozsahu přichází i o zdravé části tkáně. Kovové náhrady navíc neumí zajistit dostatečné odpružení a mohou způsobovat sekundární zdravotní problémy (odumírání kostní hmoty v místě implantátu, bolesti zad apod.).

Oproti současným řešením se design implantátu vyvinutý na VUT s vysokou přesností podřizuje skutečnému kloubu pacienta, kde nahrazuje chrupavku a odumřelou kostní tkáň a nikoliv naopak, že by se podle hotového implantátu upravoval kloub pacienta. Vzniká totiž na míru na základě modelu, který vychází z CT snímků pacientova kloubu. Nový implantát je také výrazně lehčí než stávající odlitky, výkovky nebo obrobky, a přitom je dostatečně pevný a odolný. Je vyráběn z kovového prášku metodou EBM (angl. Electron Beam Melting), tedy tavením pomocí elektronového paprsku ve vakuu.

Právě hledání vhodného materiálu a technologie zabralo vědeckému týmu roky práce. „Vhodná se ukázala až aplikace 3D tisku z titanové slitiny ve vakuu pomocí elektronového paprsku,“ říká spoluautorka vynálezu Katrin Bučková, která na výzkumu pracovala jako studentka a výzkum se stal i nosným tématem pro její bakalářskou a diplomovou práci. Zkoušky potvrdily, že se jedná o mimořádně kvalitní materiál,“ dodává spoluautorka vynálezu.

Ke vpravení implantátu do těla pacienta není potřeba robotické ruky, jak vědci dříve zamýšleli. „Místo toho se vytvoří speciální šablona, pomocí které se implantát přesně napolohuje a zafixuje. Výztužné žebro dodává implantátu vysokou tuhost a odolnost proti poškození, třeba když odoperovaný člověk později upadne. A zmíněná elasticita se získává vhodným umístěním pružného členu – například ze silikonu – do sestavy protilehlého kusu. Její mechanické vlastnosti je možné dále upravit vzhledem k hmotnosti pacienta a předpokládané dynamice jeho chůze, což uleví mimo jiné i páteři,“ vysvětluje Miroslav Píška z Ústavu strojírenské technologie FSI VUT, který na vynálezu se svým týmem pracoval více než dvacet let. A dodává, že jelikož je pružný díl „schovaný“ uvnitř protilehlého kusu, je implantát vhodný i pro pacienty alergické na silikon.

Dopad:

Nový systém je ukázkou takzvané tailored surgery, neboli chirurgie na míru, a to při minimálním zásahu do biologického systému. V důsledku dojde k minimální traumatizaci pacienta a jeho tkání při dosažení maximálního terapeutického výsledku při remodelaci původní funkce patologicky změněného kloubu. V důsledku dojde k minimální traumatizaci pacienta a jeho tkání při dosažení maximálního terapeutického výsledku při remodelaci původní funkce patologicky změněného kloubu.

Tento článek je chráněn pomocí blockchainové služby Mytitle.