Inteligentne implanty z drukarek 3D, czyli przyszłość implantologii według Renishaw

Renishaw coraz pewniej porusza się w świecie rozwiązań z zakresu medycyny, realizując kolejne projekty, których celem jest optymalizacja obecnie wykorzystywanych technologii w nowoczesnej protetyce. Blisko miesiąc temu opisywaliśmy projekt realizowany przez Renishaw we współpracy z Walijskim Szpitalem Uniwersyteckim (UHW), który obejmował prace nad drukowanym przestrzennie metalowym implantem żuchwy.

Specjaliści z firmy, dostrzegając potencjał drzemiący w wykorzystaniu druku 3D do produkcji spersonalizowanych implantów nadal prowadzą prace nad opracowaniem nowych ścieżek rozwoju standardowych rozwiązań protetycznych. Teraz pod lupę wzięty został jeden z najpopularniejszych i najczęściej wszczepianych implantów czyli endoproteza stawu biodrowego. Jako zamiennik wieloosiowego, najbardziej ruchomego stawu kończyny dolnej implant ten musi wykazywać szereg odpowiednich właściwości mechanicznych (m.in. zdolność do przenoszenia dużych obciążeń przy stosunkowo niewielkiej masie, tak, by użytkowanie nie wiązało się z dyskomfortem).

To nie pierwsze badania, których celem jest zwiększenie komfortu użytkowania endoprotezy stawu biodrowego. Blisko dwa miesiące temu wyniki swojej pracy opublikowali naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Delft Starając, którym udało się wytworzyć materiał o wyselekcjonowanych właściwościach mechanicznych spełniający oczekiwania zarówno badaczy jak i ortopedów. W swoich badaniach skupili się na bio-metamateriałach, czyli tworzywach, których właściwości warunkowane są przez przez strukturę w skali większej niż cząsteczkowa.

Zastosowanie materiału o odpowiedniej makrostrukturze (wytworzonej przy pomocy technologii druku 3D) może być rozwiązaniem jednego z najczęściej występującego problemu wśród użytkowników endoprotez, czyli obluzowywanie się trzpienia w kości za sprawą codziennie wykonywanych czynności (jak chociażby chodzenie). Warto pamiętać, że uszkodzenie stawu biodrowego najczęściej idzie w parze z podeszłym wiekiem – kości osób starszych mają zdecydowanie mniejszą gęstość niż u osób młodych, przez co proces osteointegracji nie zawsze pozwala na prawidłowe osadzenie implantu w kości.

Dodatkowym rozwiązaniem, wpływającym na zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia powikłań jest dostosowanie implantu do pacjenta – nie tylko pod względem rozmiaru, ale również kształtu na podstawie badań obrazowania medycznego. Wytwarzanie implantów w technologiach przyrostowych pozwala nie tylko na nadanie dowolnej geometrii, ale również na dostosowanie właściwości materiału, takich jak sztywność, gęstość czy porowatą strukturę powierzchni.

Matt Parkes, starszy inżynier ds. rozwoju medycznego w Renishaw prowadzi prace wraz z specjalistami z Western University w Ontario nad inteligentnymi implantami, które ich zdaniem mogą wpłynąć na zmianę oblicza współczesnej implantologii. Jak tłumaczą, inteligentne implanty to dość szeroki obszar, obejmujący nie tylko wszczepy spersonalizowane, dostosowane do indywidualnej anatomii pacjenta ale również te wzbogacone o rozwiązania z zakresu elektroniki (m.in. sensory).

Zespól badawczy przedstawił koncepcję inteligentnej endoprotezy stawu biodrowego, wykorzystującej czujniki temperatury i akcelerometry (monitorujące czy użytkownik przestrzega zaleceń co do dziennej, zalecanej ilości aktywności fizycznej) do zbierania danych pacjenta, które mogą być przekazywane do zewnętrznego urządzenia.

Czujniki umieszczane wewnątrz implantów mogą stanowić cenne źródło szczegółowych informacji na temat stanu zdrowia pacjenta dla lekarzy oraz chirurgów. Jak przykład podawany jest sensor temperatury, ponieważ podwyższony poziom ciepłoty może wskazywać na rozwijający się stan zapalny. Wykrycie w wczesnym stadium, przed pojawieniem się widocznych objawów umożliwia leczenie, zanim infekcja stanie się skomplikowana i  będzie wymagała kosztownej farmakoterapii.

Korzyści płynące z inteligentnych implantów wydają się być oczywiste – zminimalizowanie ryzyka wystąpienia powikłań to o wiele mniejsze prawdopodobieństwo wykonywania reimplantacji, szczególnie niebezpiecznej dla osób w starszym wieku, gdzie każda operacja wiąże się z ryzykiem. Jednak zanim inteligentne implanty przestaną być jedynie koncepcją konieczny jest szereg badań klinicznych aby móc zebrać wiarygodne dane na temat ich bezpieczeństwa oraz skuteczności.

Źródło: renishaw.com