Výzkumníci z Fakulty strojního inženýrství Vysokého učení technického (FSI VUT) se podílejí na vývoji kloubní náhrady, která má pomoci pacientům s avaskulární nekrózou kyčelního kloubu. Onemocnění způsobené poruchou krevního zásobení kosti vede k bolesti, omezení pohybu a poškození kloubní chrupavky. Díky 3D tisku a spolupráci s dalšími odborníky může nová náhrada v budoucnu výrazně oddálit implantaci totální endoprotézy, zejména u mladších pacientů. Univerzita to uvedla v tiskové zprávě.

Avaskulární nekróza v případě kyčelního kloubu postihuje často hlavici stehenní kosti a následně vede k poškození kloubní chrupavky. Pokud se onemocnění rozvine, bývá poslední možností totální kloubní náhrada. Má však omezenou životnost a u mladších pacientů znamená vysoké riziko opakovaných operací. „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,“ uvedl výzkumník Martin Vrbka.

Projekt propojuje 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.

„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,“ doplnil odborník na aditivní technologie Daniel Koutný.

Zásadní je také chování implantátu v kontaktu s původní kloubní chrupavkou

Kyčelní kloub patří k nejvíce zatěžovaným kloubům v těle a při běžném pohybu na něj působí síly odpovídající několikanásobku tělesné hmotnosti. Cílem je navrhnout třecí povrch implantátu tak, aby měl co nejnižší tření a minimalizoval opotřebení protilehlé chrupavky v kyčelní jamce.

Na vývoji se s FSI VUT podílí Vysoká škola chemicko-technologická v Praze (VŠCHT), která se zaměřuje na povrchové úpravy fixační části implantátu. Klinickým partnerem projektu je Fakultní nemocnice v Motole, která zajišťuje výběr vhodných pacientů a poskytuje data pro návrh implantátů. Hlavním výstupem výzkumu má být funkční vzorek individualizovaného implantátu a metodika jeho návrhu, výroby a testování, na kterou bude možné navázat další výzkum a klinické ověřování.