prof. LUDVÍK KUNZ
ředitel ÚFM AV ČR, v. v. i.
Ing. JAN BENEŠ
BT Medical Engineering
Se změnou životního stylu lidí a prodlužováním průměrné délky života se zvyšuje počet zranění. Mezi ta závažnější patří zlomeniny pánve, které mohou být způsobeny silným nárazem nebo u starších lidí s osteoporózou i malým silovým působením.
K poranění pánve a kloubní jamky kosti pánevní dochází nejčastěji při autonehodách a při pádech z větších výšek, například při různých adrenalinových sportech. Tyto zlomeniny často doprovází množství poranění orgánů, cév a nervů umístěných uvnitř pánve s následnými život ohrožujícími komplikacemi.
Druhý způsob poranění souvisí především s osteoporózou a vyskytuje se u starších lidí. Někdy stačí i pouhé upadnutí a zranění je na světě. Preferována je operační léčba, která spočívá v přesné repozici a stabilizaci zlomenin pomocí implantátů.
Úspěšný operační zákrok vyžaduje nejen hluboké znalosti, zkušenosti a zručnost operatéra, ale také aplikaci nejvhodnějších, především bezpečných, implantátů. Stabilizace poraněné pánve se provádí vnitřní fixací, k níž se používají anatomické dlahy, tyče a šrouby.
Návrh, výroba, testování a schvalování těchto implantátů je velmi náročný a složitý proces. Implantáty jsou ve většině případů namáhány cyklicky a existuje zde tedy nebezpečí jejich porušení únavovým lomem. Ověření odolnosti implantátů pomocí únavových zkoušek představuje v celém procesu velmi důležitý krok.
V rámci projektu s názvem „3D tisk implantátů k ošetření poškozeného skeletu, především lidské pánve“, podporovaného Ministerstvem průmyslu a obchodu, spojili síly odborníci z firmy WSTEC, a. s., a Ústavu fyziky materiálů AV ČR s lékaři z Fakultní nemocnice Královské Vinohrady a Krajské nemocnice v Liberci, aby navrhli způsob únavových zkoušek nových typů implantátů a následně tyto zkoušky realizovali.
K ověření únavových vlastností a bezpečnosti implantátů byl v rámci projektu navržen a odzkoušen systém cyklického zatěžování kompozitního modelu pánve. Tento systém umožňuje porovnat chování nepoškozené pánve a pánve ošetřené implantáty. Zkoušky cyklickým zatížením poskytnou údaje o rozložení napětí a deformací v pánvi a implantátu (obrázek 1). Experimentálně zjištěné údaje o rozložení napětí a deformací jsou důležité zejména v případě aplikace implantátů vyráběných z titanové slitiny 3D tiskem. Ty lze tvarově maximálně přizpůsobit anatomickým požadavkům tak, aby jim co nejlépe odpovídaly.
Článek vznikl ve spolupráci s Akademií věd České republiky: Strategie AV21.