Jozef Živčák: „Pri súčasnej technológii nemáme žiadne limity pri výrobe implantátov na akúkoľvek časť tela.“

| Téma čísla | 23. 2. 2018

Biomedicínskemu profesorovi Jozefovi Živčákovi a jeho tímu patrí niekoľko svetových prvenstiev v oblasti implantátov. Vyrobili a aplikovali prvý maxilofaciálny (tvárový) škrupinový titánový implantát šitý na mieru. Tým pomohli pacientovi z Popradu, ktorý mal zdevastovaných až 86% tváre. A v minulom roku pomocou laserovej techniky vytlačili prvý keramický implantát na svete.

Jozef Živčák sa už viac ako desať rokov zameriava na výrobu a aplikáciu implantátov šitých na mieru.

V novembri 2017 získal Jozef Živčák ocenenie Celoživotné zásluhy v oblasti vedy a techniky. Foto: Ján Michálik, NCP VaT pri CVTI SR

Čo znamená, že implantát je šitý na mieru?
Takýto implantát je jediný svojho druhu a vyrobený špeciálne pre daného pacienta. Prívlastok šitý na mieru dostal z jednoduchého dôvodu – každý človek je iný, má odlišný výzor, metabolizmus, stavbu tela… A preto aj implantát je presne navrhnutý pre každého jedinca v závislosti od jeho zranenia. V minulosti boli implantáty hrubšie a neboli robené na mieru. Často sa poškodená kosť upravovala do pravidelného tvaru, napríklad kruhu, a implantát sa vytvaroval priamo počas operácie. Dnes sme materiálne i technologicky na vyššej úrovni a bolo by smiešne, ak by sme takýmto spôsobom naďalej pokračovali. To znamená, že nezasahujeme do poškodenej kosti. Neprispôsobujeme ranu implantátu, ale implantát rane. Tým sa zachová viac pôvodnej kosti. Neustále tvrdím jednu vec. Lekár nemá upravovať priestor na človeku. My vyrobíme taký implantát, ktorý presne zapadne do poškodeného miesta. Ďalším plusom je, že sme na implantáty pridali poréznu štruktúru. Slúži na to, aby sa tkanivo a svaly „prilepili“ na implantát, aby ho prijali. Ako príklad uvediem tvárový implantát. Ak by sme ho umiestnili do lebky bez poréznej štruktúry, tak by tvár „padala“, mimické svaly by sa nemali o čo „oprieť“. Porézna štruktúra zabezpečí, že tvár vyzerá reálne, bez nejakej vonkajšej deformácie. Takmer 99% ľudí nevie, že daný človek má implantát. Nevšimnú si ho, je súčasťou lebky, pekne drží svalstvo a tvár vyzerá prirodzene.

Z čoho sa implantát na mieru vyrába?
Čo sa týka použitia materiálu, tak sú limity, ktoré diktuje ľudské telo. Medzi ním a implantátom musí byť biokompatibilita. A tá je najvyššia v titáne. Má vysokú pevnosť, nízky obsah uhlíka a je vhodný pre náš organizmus. Pri výrobe implantátov nás inšpirovala škrupina od vajíčka, konkrétne jej pevnosť. Bola motívom pre konštrukčné riešenia našich pevných škrupinových implantátov na mieru.

Laboratórium na Strojníckej fakulte TUKE je vybavené špičkovými prístrojmi a softvérmi. Ich cena je okolo pol milióna eur. Foto: Martin Krestián

Ako taký implantát vzniká?
Proces výroby trvá približne 50 hodín. Ale cesta od spoznania sa s pacientom a jeho zdravotným stavom až do samotnej operácie trvá okolo troch mesiacov. Najprv zosnímkujeme časť poškodenej časti tela pomocou CT-čka či magnetickej rezonancie. Našou záväznou normou sú práve tieto snímky. Rozanalyzujeme ich do posledného milimetra. Pomocou softvérov (ich cena je okolo pol milióna eur) navrhneme a vytvoríme 3D polyetylénový model a ten vytlačíme. S ním ideme na konzílium. Je to stretnutie lekárov a biomedicínskych inžinierov, na ktorom preberáme všetky detaily, konzultujeme a hľadáme čo najefektívnejšie možnosti pre pacienta. Diskutujeme o použitom materiáli, hmotnosti, fixácii… Lekári sa vyjadrujú k nášmu implantátu, či napríklad nebude prekážať nervom alebo žilám a podobne. Teda, aby pri operácii nevznikli žiadne problémy. Musí tam byť synergia dvoch tímov – lekárov i vedcov, aby bol implantát aplikovaný. Máme spoločný cieľ, nebojujeme medzi sebou, ale hľadáme riešenia. Sme zosúladení v maximálne možnej miere. Na záver konzília sa podpíše záväzný protokol pre výrobu a na základe neho sa implantát vyrobí v 3D tlačiarni pomocou takzvaného laserového syntetizovania. Je to technológia, keď sa pomocou lasera upravuje titán do požadovaného tvaru. Musíme pracovať s maximálnou presnosťou a disciplínou.

Čo nasleduje po výrobe?
Implantát ide do stabilizačnej fázy. Pomocou metrotomografie zistíme, či má totožné parametre ako jeho digitálna verzia vytvorená pomocou softvéra a následne sa implantát vyčistí, sterilizuje a je pripravený na použitie.

Laboratórium na Strojníckej fakulte TUKE. Foto: Martin Krestián

Teda lekár môže začať operáciu?
Ak to zdravotný stav pacienta dovoľuje, tak áno. Keby niekto pred dvadsiatimi rokmi povedal, že inžinier bude súčasťou operačného tímu lekárov, tak ho vysmejú. Bolo by to sci-fi. Dnes je to objektívna nutnosť. Osobne som bol takmer pri každej z 38 operácií našich implantátov na Slovensku, ale aj v iných krajinách, napríklad v Nemecku. Spomínam si na svoju prvú operáciu v Košiciach. Bolo mi všelijako. Spoločne so zahraničným študentom sme tam stáli ako pozorovatelia. A v istých fázach operácie sme sa jeden o druhého opierali. Lekári na nás stále pozerali, či náhodou neodpadneme, ale obaja sme to ustáli. Postupne som si zvykol. Vždy, keď idem na operačnú sálu, mám absolútny rešpekt pred týmto priestorom. Približne 4 až 5 hodín sa tam lekári usilujú vrátiť pacientovi stratenú kvalitu života. Po každej operácii mám úžasný ľudský zážitok. Vtedy zabudnem, že som vedec, profesor, výrobca. Som akoby súčasťou rodiny pacienta i jeho samého, keďže spoločne prežívame jednotlivé kroky vedúce k operácii i operáciu samotnú.

Ako sa pacienti dostanú k implantátom?
Pacienti si nás vyhľadávajú buď sami, alebo prostredníctvom lekára. Teší nás, že sme prenikli aj za hranice. Na začiatku sme museli prekonať isté bariéry, museli sme lekárov i verejnosť presvedčiť, že vieme, čo robíme. Podarilo sa nám to pomocou úspešných operácií a ich jedinečnosti. Dodnes si spomínam na jedného pacienta, ktorému sme pomohli tvárovým implantátom. Povedal mi: „Pán profesor, bál som sa zobúdzať, lebo ma bolela hlava. Ale teraz sa už na vstávanie teším. Nebojím sa, lebo hlava ma už nebolí.“

Aké implantáty „šijete“ na mieru najčastejšie?
Kraniálne implantáty, teda v oblasti hlavy. A potom sú to implantáty v oblasti chrbtice a nedávno sme robili implantát hrudného koša a rebier. Pri súčasnej technológii nemáme žiadne limity pri výrobe implantátov na akúkoľvek časť tela.

Kraniálny implantát. Foto: www.ceit-ke.sk

Implantát je statický objekt, teda nemení svoj tvar. Ale čo ak implantát potrebuje detský pacient, ktorého kosti sa ešte budú zväčšovať?
Implantáty na mieru vyrábame už šiesty rok, avšak ešte predtým sme približne tri roky zbierali informácie, robili výskumy a pokusy z hľadiska materiálov, technológií, anatómie…, a to prakticky trvá dodnes. Jednou oblasťou nášho pozorovania boli aj implantáty pre deti. Aktuálne sme dospeli do štádia, že sa pripravujeme na operáciu päťročného chlapčeka. Musíme odsimulovať jeho budúci stav lebky až do veku približne dvadsiatich rokov. A teraz navrhujeme a vyrábame taký implantát, ktorý mu vydrží dlhodobo, teda nebude potrebná ďalšia operácia a vloženie väčšieho implantátu. To znamená, že navrhneme implantát, ktorý bude dynamický, ale na statickom mieste. Bude v symbióze s organizmom. Natiahne sa na také parametre, aké bude telo chlapčeka vyžadovať. Bude s ním rásť. Podobným implantátom sme nahradili sánku pätnásťročného dievčaťa, jej čeľusť bola napadnutá onkologickým ochorením.

Implantát na mieru nahradil sánku pätnásťročného dievčaťa, ktorého čeľusť bola napadnutá onkologickým ochorením.

Všetky implantáty sa vyrábajú v Košiciach?
Áno, v inštitúte CEIT Biomedical Engineering. Do povedomia verejnosti sme sa dostali v roku 2014, keď sme vyrobili prvý maxilofaciálny škrupinový a porézny titánový implantát na svete. Pomohli sme slovenskému pacientovi, ktorý mal poškodených až 86% tváre. Neskôr sme ako prví v Európe vytvorili implantát medzistavcových platničiek šitých na mieru. Neustále sa snažíme posúvať vpred. Lenže to nám nestačí. Vo výskume vždy čakajú nejaké neznáme, ale priamo s nimi rastú aj výzvy. Mohol by som to prirovnať k ceste výťahom smerom nahor. Sme na piatom poschodí a rozmýšľame, čo bude na šiestom. Takže neustále hľadáme ekvivalenty z biologického sveta a transformujeme ich do technickej realizácie. Doteraz sme implantáty vyrábali z titánu. Ale aktuálne pracujeme na vývoji ďalších materiálov, ktoré budú taktiež perspektívne na výrobu implantátov. Je dôležité podotknúť, že tieto materiály sme nevymysleli my, len ich modifikujeme z rôznych odvetví pre potreby nášho výskumu. Experimentujeme s PEEKOM. Je často využívaný v americkom vojenskom priemysle. Je odolný, pevný a vlastnosťami podobný ako titán, avšak je ľahší a nevytvára artefakty (tiene pri snímkovaní). V priebehu tohto roka by sme mali vyrobiť prvý takýto implantát. A ako prvým na svete sa nám podarilo vytlačiť keramický implantát, čo je náš ďalší obrovský posun v materiálovej oblasti implantátov šitých na mieru.

Sú implantáty cenovo dostupné pre bežného pacienta?
Čo sa týka financií, tak sa pacient nemusí obávať. Všetky naše implantáty šité na mieru sú hradené poisťovňami.

Ďakujem za rozhovor.

Dr.h.c. prof. Ing. Jozef Živčák, PhD., MPH (1958) je vedúcim Katedry biomedicínskeho inžinierstva a merania na Strojníckej fakulte Technickej univerzity v Košiciach a riaditeľom Ústavu špeciálnych inžinierskych procesológií. Vo svojom výskume sa zaoberá biomechanikou človeka, biomateriálmi a procesmi aditívnej výroby implantátov.

V novembri minulého roka získal Jozef Živčák prestížne ocenenie Celoživotné zásluhy v oblasti vedy a techniky za dlhoročnú koordináciu výskumu, vývoja, výroby a implementácie implantátov šitých na mieru, vyrobených aditívnymi technológiami. Ocenenie prebral z rúk ministerky školstva, vedy, výskumu a športu Martiny Lubyovej v rámci odovzdávania Ceny za vedu a techniku 2017.

Jozef Živčák je historicky prvým profesorom biomedicínskeho inžinierstva v bývalom Česko-Slovensku a jeho základy položil aj na Slovensku, konkrétne na Strojníckej fakulte TUKE v Košiciach. Ide o odbor, ktorý prepája humánnu medicínu (zdravotníctvo a lekárstvo), nehumánnu medicínu (veterinárske lekárstvo) a techniku.

Eva Barnišinová


Tags: , , , , , ,

Prečítajte si aj:









pošli na vybrali.sme.sk

Komentáre ku článku: Jozef Živčák: „Pri súčasnej technológii nemáme žiadne limity pri výrobe implantátov na akúkoľvek časť tela.“

Zatiaľ neboli pridané žiadne komentáre.





Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.

KRUK Košice T-Systems