Lékaři zkoumají „hledáček“ na podporu náhrady kolenního kloubu za 1/10 ceny dovážených produktů

Zařízení vyvinuté skupinou lékařů a inženýrů z VinUni University je jako dalekohled, který pomáhá při náhradě kolenního kloubu dosáhnout přesných výsledků, a to za cenu pouhé desetiny ve srovnání s podobnými produkty na světě .

Dr. Pham Trung Hieu a jeho kolegové z laboratoře VinUni 3D Lab, Centra pro 3D technologický výzkum v medicíně na Univerzitě VinUni, úspěšně vyvinuli personalizované chirurgické navigační zařízení (PSI), které dokáže navádět polohu při operaci náhrady kloubu s přesností až 98 %. Výzkum právě získal druhou cenu na vědecké iniciativě 2023 pořádané společností VnExpress .

Zařízení pomáhá chirurgům provádět kostní řezy během operace podle programového plánu, což pomáhá zvýšit přesnost umístění umělého kloubu pro optimalizaci efektivity a bezpečnosti operace pro pacienty. Ve Vietnamu dosud nebyl proveden žádný výzkum o aplikaci PSI při chirurgických náhradách kloubů.

BSCK II Pham Trung Hieu získal druhou cenu za svůj produkt, chirurgické navigační zařízení pro náhradu kolenního kloubu. Foto: Giang Huy — BSCK II Pham Trung Hieu získal druhou cenu za svůj produkt, chirurgické navigační zařízení pro náhradu kolenního kloubu. Foto: *Giang Huy*

Dr. Hieu uvedl, že při provádění operací k léčbě a rekonstrukci poškozených kostních a kloubních struktur je nezbytná podpora vysoce přesných navigačních pomůcek, protože systém kostí a kloubů je komplexní dynamický systém rovnováhy v trojrozměrném prostoru. Umístění umělého kloubu do nesprávné optimální polohy může vést ke změnám v ose pohybu těla, ovlivnit pooperační mobilitu a také způsobit prodlouženou bolest nebo zkrátit životnost umělého kloubu v těle.

Umělé klouby a doprovodná naváděcí zařízení se v současnosti dovážejí a navrhují se tak, aby odpovídala evropskému a americkému tělu. Nesoulad mezi vietnamskou kostní strukturou a těmito nástroji může také ovlivnit přesné umístění implantátů, snížit účinnost léčby a dokonce vést ke komplikacím, pokud chirurg nemá zkušenosti.

Pokud se používají jiné systémy určování polohy, jako jsou robotické nebo navigační, je to často příliš složité, prodlužuje se doba operace a vyžaduje se extrémně vysoké investiční náklady, které nejsou vhodné pro podmínky většiny populace ve Vietnamu.

„Tým vyvinul myšlenku personalizovaného chirurgického naváděcího zařízení vytištěného z biokompatibilních 3D materiálů, které může bezpečně kontaktovat tkáň pacienta a dosáhnout tak přesnosti a bezpečnosti ve srovnání se současnými dostupnými zařízeními při nižších výrobních nákladech,“ uvedl Dr. Hieu.

Personalizované chirurgické naváděcí zařízení při totální endoprotéze kolenního kloubu. Foto: Centrum pro 3D technologie v medicíně, Univerzita VinUni — Personalizované chirurgické naváděcí zařízení při totální endoprotéze kolenního kloubu. Foto: *Centrum pro 3D technologie v medicíně, Univerzita VinUni*

Výzkumný tým strávil více než rok výpočtem optimálních návrhů a testováním stovek prototypů, než vytvořil finální produkt PSI. Tyto návrhy byly vytvořeny na základě dat o struktuře kostí, naskenovaných z CT nebo MRI vyšetření a vytvarovány tak, aby odpovídaly správným pozicím kostí každého pacienta.

Díky tomuto zařízení stačí chirurgovi jasně exponovat operovanou oblast a použít asi 2–3 malá 3D tištěná zařízení k přesnému určení polohy každého kostního plátku. Dříve musel chirurg použít asi 30 mechanických nástrojů, které mu pomáhaly s nepřímou lokalizací komplexním způsobem prostřednictvím jiných orientačních bodů na končetině.

Kromě toho tým v této studii také použil technologii 3D tisku k tisku modelů vlastních kolenních kloubů pacienta. Vytištěné anatomické modely pomáhají chirurgům používajícím chirurgická naváděcí zařízení provádět formální předoperační simulace a také pomáhají školit mladé lékaře, kteří se začínají seznamovat s náhradou kloubů.

Lékaři tedy v každém případě provedou operaci dvakrát. Před operací pracují na anatomickém modelu v kombinaci s vodicí pomůckou a poté provedou samotnou operaci pacienta s použitím navržené řezací podložky PSI.

Celý proces od obdržení informací až po dokončení hotové řezací formy trvá v průměru pouze 3 dny (nejdříve 2 dny) s náklady pouze 1/10 ve srovnání s podobnými produkty na světě.

Tým úspěšně provedl téměř 50 totálních endoprotéz kolenního kloubu, 40 endoprotéz kyčelního kloubu a stovky dalších kloubních náhrad a úprav kostí pomocí technologie 3D tisku pro personalizované chirurgické naváděcí zařízení ve zdravotnickém systému Vinmec. Tato technologie se také používá k vytváření nosních forem pro děti s rozštěpem patra, anatomických modelů, které pomáhají personalizovat intervenční stenty pro komplexní kardiovaskulární onemocnění, nebo 3D titanových forem pro defekty lebečních kostí...

Skupina lékařů a inženýrů z Výzkumného centra 3D technologií v medicíně, Univerzity VinUni. Foto: NVCC — Skupina lékařů a inženýrů z Výzkumného centra 3D technologií v medicíně, Univerzity VinUni. Foto: *NVCC*

Profesor Dr. Tran Trung Dung, ředitel Centra pro ortopedická traumata a sportovní medicínu v systému Vinmec Healthcare System, v rozhovoru pro VnExpress uvedl, že personalizovaná léčba v medicíně je světovým trendem a vývoj chirurgických naváděcích zařízení přispěje k optimalizaci chirurgické efektivity. Dříve mohl zkušený chirurg dosáhnout požadované maximální přesnosti operace přibližně 90 %, ale s chirurgickými naváděcími zařízeními se přesnost může blížit 98 %. „Navigační technologie je jako „hledáček“, který může pomoci zlepšit přesnost a hraje důležitou roli ve zvyšování úspěšnosti operací,“ řekl profesor Dung.

Řešení týmu Dr. Hieua a laboratoře VinUni 3D Lab profesor Dung vysoce ocenil, protože nová technologie pomáhá vytvářet „kresby“ s parametry vhodnými pro přirozené anatomické parametry pacienta s přesností pro každého jednotlivce, čímž se zkracuje doba operace. „Technologie 3D tisku pro vytváření personalizovaných řezacích forem má také význam standardizace a pomáhá vytvářet produkty, které lze v blízké budoucnosti zavést do hromadné výroby vhodné pro charakteristiky Vietnamců,“ uvedl.

Dodal, že aplikace chirurgických naváděcích zařízení na jednotkách po celém světě v současnosti trvá přibližně 3–6 týdnů a stojí přibližně 3 000 USD. S novou technologií 3D tisku se však doba zkrátila na pouhé 2 dny s náklady pouhých několik milionů VND. Profesor Dung doufá, že v další fázi VinUni 3D Lab standardizuje své produkty v mnoha dalších chirurgických aplikacích, aby pomohl lékařům zlepšit chirurgickou efektivitu a zároveň pomohl více pacientům v zemi těžit z pokročilé vědy a technologií ve světě.

Po slavnostním předávání cen se Dr. Hieu podělil o svou radost a uvedl, že to bylo pro tým hřiště, kde si mohl navzájem vyměňovat zkušenosti a učit se od sebe navzájem, představovat produkty a zároveň porotci s vysokou odbornou kvalifikací vyjadřovali své názory, které pomohly produkt dále vylepšit. „Doufám, že se produkt dostane k mnoha uživatelům, zejména pacientům, kteří musí podstoupit operaci náhrady kloubů a ortopedická traumata, a že se objeví vylepšený produkt vyšší kvality s přijatelnější cenou,“ řekl.

Soutěž vědeckých iniciativ organizace VnExpress 2023 si ve svém druhém ročníku klade za cíl vytvořit hřiště pro ty, kteří milují vědu a techniku; zaměřuje se na profesionální i neprofesionální vědce mladší 40 let s cílem hledat iniciativy, řešení a kontakty pro urychlení aplikace pokroku ve vědě a technice.