Nauka

Wynalazcy z Politechniki Białostockiej skupieni wokół Instytutu Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej od lat zdobywają dla uczelni patenty na urządzenia biomedyczne. Już wkrótce do pokaźnej liczby wynalazków może dołączyć kolejny – implant stawu skroniowo-żuchwowego. Opracowali go 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.

Pomysł pozornie prosty, ale nikt na to wcześniej nie wpadł

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.

– 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.

Od czego się zaczęło?

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. – 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 właśnie idea autorskiego patentu.

– 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 jednak pamiętać o tym, że każdy implant jest konstrukcją indywidualną, dlatego do zaprojektowania go niezbędna 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.

Politechnika Białostocka 27 grudnia 2023 roku złożyła wniosek o udzielenie patentu na wynalazek opracowany przez dwóch naukowców.

ms
24@bialystokonline.pl