Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Součástí výzkumného týmu jsou také studenti | Autor: ÚK VUTAvaskulární nekróza je onemocnění, při němž dochází k odumírání části kosti v důsledku poruchy jejího prokrvení. V případě kyčelního kloubu postihuje často hlavici stehenní kosti a následně vede k poškození kloubní chrupavky, bolesti a výraznému omezení pohybu. Pokud se onemocnění rozvine, bývá poslední možností implantace totální kloubní náhrady. Ta má však omezenou životnost a u mladších pacientů znamená vysoké riziko opakovaných operací v průběhu života.
„Smyslem projektu je nahradit pouze poškozený segment kosti a chrupavky, nikoliv celý kloub. U mladých pacientů tak můžeme získat čas a oddálit totální endoprotézu o řadu let,“ vysvětluje Martin Vrbka, vedoucí Výzkumné skupiny biotribologie na FSI VUT.
Co je avaskulární nekróza kyčle?
Projekt propojuje dvě výzkumné oblasti z Ústavu konstruování FSI VUT: zmíněnou biotribologii, tedy nauku o mazání, tření a opotřebení v živých organismech, a aditivní technologie, což je metoda výroby, která vytváří trojrozměrné objekty postupným přidáváním materiálu po tenkých vrstvách na základě digitálního 3D modelu. Cílem je vyvinout lokální implantát navržený individuálně podle CT dat pacienta a vyrobený pomocí 3D tisku z titanové slitiny.
Vzorky porézních struktur vyrobených kovovým 3D tiskem. | Autor: ÚK VUT„Navrhujeme porézní fixační část implantátu tak, aby se mechanickými vlastnostmi co nejvíce přiblížila houbovité struktuře hlavice stehenní kosti. Struktura musí přenášet vysoké zatížení při chůzi a pohybu a zároveň umožnit, aby do ní kost dobře zarůstala,“ popisuje odborník na aditivní technologie Daniel Koutný z FSI VUT.
Zásadní je také chování implantátu v kontaktu s původní kloubní chrupavkou. „Kyčelní kloub patří k nejvíce zatěžovaným kloubům v těle – při běžném pohybu na něj působí síly, které jsou ekvivalentem několikanásobku tělesné hmotnosti. Naším cílem je navrhnout třecí povrch implantátu tak, aby měl co nejnižší tření a minimalizoval opotřebení protilehlé chrupavky v kyčelní jamce,“ doplňuje Vrbka a dodává, že do vývoje jsou formou závěrečných prací zapojeni i někteří studenti.
Za FSI VUT na výzkumu spolupracují Martiv Vrbka vlevo a Daniel Koutný. | Autor: ÚK VUTVýzkum by nebyl možný bez toho, aby spojili síly odborníci z různých oborů. Na vývoji se proto spolu s FSI VUT podílí také Vysoká škola chemicko-technologická v Praze (VŠCHT), která se zaměřuje na povrchové úpravy fixační části implantátu. Porézní struktura implantátu má být doplněna o bioaktivní vrstvy a nosiče léčiv podporující osteointegraci a hojení po operaci. „Porézní část implantátu je vynikající místo pro ukotvení léčiv a antibakteriálních látek. Na VŠCHT v projektu vyvíjíme vrstvy a látky, které se nanesou do porézní části implantátu a které budou postupně uvolňovat léčivé látky - antibiotika, antibakteriální látky zamezující infekci a podobně,” přibližuje vedoucí Ústavu kovových materiálů a korozního inženýrství VŠCHT Dalibor Vojtěch.
Klinickým partnerem projektu je Fakultní nemocnice v Motole, která zajišťuje výběr vhodných pacientů a poskytuje data pro návrh implantátů. „Současné možnosti léčby avaskulární nekrózy jsou omezené a často zahrnují vysoce invazivní zákroky, které nemusí přinést dlouhodobý prospěch,” říká přední český ortoped Vojtěch Havlas s tím, že pokud dojde v důsledku avaskulární nekrózy k rozsáhlejšímu poškození kostní tkáně a přilehlé chrupavky, je často poslední možností implantace totální kloubní náhrady, která však vzhledem k omezené životnosti není ideální u mladších pacientů. Kloubní chrupavku výzkumníci v experimentech modelují pomocí hydrogelů. | Autor: ÚK VUT„Projekt proto cílí na vývoj 3D tištěného segmentálního implantátu pro oblast hlavice stehenní kosti, který bude vyroben individuálně na míru pacientovi podle rozsahu a anatomické lokalizace vzniklého defektu. Bude tak našim pacientům nabízen méně invazivní typ operačního výkonu spočívající v segmentální náhradě části hlavice stehenní kosti. Možnost rozšíření této technologie na další klouby jako je koleno, rameno a talus slibuje širší využití v ortopedické chirurgii, což může znamenat revoluci v léčbě osteochondrálních defektů v lidském těle,” věří Havlas.
Tribometr umožňuje odborníkům vhlédnout přímo do kontaktu maziva mezi třecími povrchy. | Autor: ÚK VUTVýzkum je financován Agenturou pro zdravotnický výzkum ČR a poběží do roku 2028. Jeho hlavním výstupem má být funkční vzorek individualizovaného implantátu a metodika jeho návrhu, výroby a testování, na kterou bude možné navázat další výzkum a klinické ověřování. Výzkumníci upozorňují, že zatím nejde o řešení určené okamžitě pro všechny pacienty. Projekt je výzkumný a jeho cílem je vyvinout a otestovat nový typ implantátu, který by v budoucnu mohl rozšířit možnosti léčby vybraných pacientů se specifickými obtížemi.Zdroj: FSI VUT