Politechnika Białostocka zgłosiła patent na implant stawu skroniowo-żuchwowego. Wynalazek opracowali dr inż. Piotr Borkowski z Wydziału Mechanicznego i dr inż. Roman Trochimczuk z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej.
Wynalazcy, skupieni wokół Instytutu Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego, od lat zdobywają dla uczelni patenty na urządzenia biomedyczne. Już wkrótce do pokaźnej liczby wynalazków może dołączyć kolejny – implant stawu skroniowo-żuchwowego. Wynalazek opracowali i przygotowali do zgłoszenia w Urzędzie Patentowym Rzeczypospolitej Polskiej dr inż. Piotr Borkowski z Wydziału Mechanicznego i dr inż. Roman Trochimczuk z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, wcześniej wieloletni pracownik Wydziału Mechanicznego.
Sam pomysł wydaje się bardzo prosty, ale mimo wielu patentów na implanty stawu skroniowo-żuchwowego znanych w świecie – nikt nie wpadł na to, na co naukowcy z Politechniki Białostockiej.
– Dotychczas stosowane implanty odzwierciedlały anatomiczną budowę stawu skroniowo-żuchwowego, to znaczy, że głowa implantu znajdowała się w gałęzi żuchwy, natomiast panewka w obrębie czaszki, jednym z powikłań jest uszkodzenie sztucznej panewki – mówi dr inż. Piotr Borkowski z Instytutu Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. – Nasza konstrukcja została tak zaprojektowana, by zminimalizować uszkodzenia właśnie w obrębie panewki.
Jak to możliwe?
– Nasz implant stawu skroniowo-żuchwowego jest implantem odwróconym, co oznacza, że głowę stawu umieściliśmy w obrębie panewki natomiast panewkę umieściliśmy w obrębie gałęzi żuchwy, w ten sposób znacznie zwiększyliśmy przekrój implantu, co ma wydłużyć jego trwałość – wyjaśnia dr Borkowski.
Ot i cała tajemnica! Ale warto pamiętać, że do tej pory inżynier Borkowski ma już na swoim koncie kilkanaście patentów – każdy użyteczny dla człowieka, wspierający leczenie bądź odzyskiwanie sprawności. Od czego zaczęło się tym razem?
– Społeczeństwo jest narażone na występowanie chorób nowotworowych – przypomina dr inż. Roman Trochimczuk, z Katedry Automatyki i Robotyki Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, współautor czterech patentów, w tym Mechatronicznego urządzenia do drenażu limfatycznego.
I podkreśla, że rak to główny czynnik, który może spowodować zaburzenia funkcjonowania organów. Wtedy jedynym rozwiązaniem jest stworzenie takich technicznych środków, które pozwolą przywrócić pierwotne funkcje organu czy też aparatów, na przykład żucia, rozmowy czy innego funkcjonowania.
– Czynniki chorobotwórcze które dotykają stawu skroniowo-żuchwowego, prowadzić mogą do zaburzeń w procesie odżywiania, jak również oddychania, dlatego też często konieczna jest wymiana zniszczonego stawu na implant – doprecyzowuje Borkowski.
Medycyna od lat posługuje się implantami.
– Istnieją na rynku rozwiązania implantu stawu skroniowo-żuchwowego – przyznaje dr Trochimczuk. – Po szerszej analizie okazało się, że część z tych rozwiązań ma pewne niedogodności, szczególnie podczas eksploatacji. Jeżeli wszczepiamy jakieś sztuczne elementy do ciała człowieka, to chcielibyśmy żeby wykonany przez nas element wytrzymał jak najdłużej.
Badacze przeanalizowali wiele patentów – na implanty – także odwrócone i z przegubami.
– Problemem powyższych rozwiązań jest zużycie i w efekcie zniszczenie wkładek polietylenowych (rekonstruujących panewkę naturalnego stawu), których przekrój (grubość) ze względu na umiejscowienie nie może być zbyt duży – wyjaśniają w zgłoszeniu patentowym wynalazcy. – Zwiększenie grubości skutkuje koniecznością skrócenia gałęzi żuchwy oraz przesunięciem osi obrotu implantowanego stawu względem stawu zdrowego.
Stąd idea na autorski patent.
– Pomysł na patent wynika ze współpracy z ośrodkami medycznymi. Przy okazji rozmowy o problemach ze stawem skroniowo-żuchwowym, pojawił się problem z dotychczas istniejącymi endoprotezami – mówi dr Borkowski. – Chodzi o niewystarczającą wytrzymałość elementów konstrukcyjnych dotychczas stosowanych implantów.
Warto przy tym pamiętać, że każdy implant jest bardzo indywidualną konstrukcją.
– Te rozwiązania są szyte na miarę, czyli każdy pacjent potrzebuje indywidualnego podejścia, u każdego czaszka, żuchwa czy też rodzaj uszkodzenia, który chcemy zastąpić implantem, jest zupełnie inny – podkreśla dr Trochimczuk.
Dlatego do zaprojektowania każdego implantu konieczna jest tomografia komputerowa.
– Żeby wszczepić konkretny implant, lekarz na początek musi dostarczyć materiału, nad którym może pracować inżynier – wyjaśnia cały proces konstruowania implantu dr Trochimczuk. – To jest istotne do przygotowania modelu odpowiadającego cechom osobniczym danego pacjenta oraz rodzajowi uszkodzenia. To powala na weryfikację hipotez z wykorzystaniem, między innymi, modeli i technik druku 3D z wykorzystaniem narzędzi komputerowych do chwili, kiedy lekarz dostanie gotowe rozwiązanie na stół operacyjny.
Wynalazcy są przekonani, że ich pomysł jest unikalny.
– Okazało się, że nasza konstrukcja jest na tyle oryginalna, że możemy ją zgłosić do Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej – cieszy się dr Borkowski.
– Zależało nam, żeby implant wszczepiany w ciało człowieka działał prawidłowo jak najdłużej – mówi dr Trochimczuk. – Wykorzystujemy grupę materiałów, które przede wszystkim nie będą odrzucane przez organizm ludzki, pozwalają na przyrost tkanek. Te materiały nie uczulają, a rany powstałe po zabiegu będą szybciej się goić w sposób małoinwazyjny i obciążający dla organizmu człowieka. To niekoniecznie też musi być metal, może być właściwe tworzywo sztuczne, które pozwoli na spełnienie warunków wytrzymałościowych, eksploatacyjnych i warunków związanych z tym, żeby zapewnić kinematykę tego rozwiązania.
Inżynieria biomedyczna to jeden z najbardziej dynamicznie rozwijających się kierunków studiów na Politechnice Białostockiej. I niech nikogo nie zmyli fakt, że kierunek prowadzi Wydział Mechaniczny. Studenci niemal od początku mogą angażować się w projektowanie podobnych konstrukcji – na zajęciach i w ramach prężnie działającego Studenckiego Koła Naukowego Orthos.
– Żeby konstruować implanty należy posiadać wiedzę z zakresu inżynierii biomedycznej, czyli z anatomii, z mechaniki, z materiałoznawstwa, czyli zarówno szeroko pojętą wiedzę inżynierską, jak również wiedzę medyczną – wyjaśnia dr Borkowski.
– Medycyna może iść w parze z zainteresowaniami mechanicznymi, z byciem inżynierem – dodaje dr Trochimczuk. – To dzisiaj już jest konieczność współczesnego świata, jeżeli chodzi o nowe rozwiązania. Klasyczne narzędzia, klasyczne techniki, które stosowało się, powiedzmy, z pół wieku temu są już niewystarczające do tego, żeby można było utrzymać jakość w świadczeniu usług medycznych.
Zgłoszenie o udzielenie patentu na wynalazek „Implant stawu skroniowo-żuchwowego” oznaczono numerem: P.447282.
Red. PP
