Személyre szabható vállprotézis tervezése a modularitás és kilazulás megelőzésének a fókuszpontjában

A vállízület az emberi test legnagyobb mozgástartományára képes ízület, amely nélkül az alapvető szükségleteinket is nehezen tudnánk kielégíteni. Idős korra azonban egyre több porc lesz kopás, vagy más trauma áldozata, amely folyamat végén elkerülhetetlen protézis beültetése a fájdalommentes élethez. Habár az implantátum beültetések a sebészi beavatkozások közül a legsikeresebbek közé tartoznak, mégis a vállprotézisek terén meglehetősen szerény eredmények mutathatók fel [1].

Ennek egyik magyarázata lehet, hogy az emberi test egyedi, ezáltal minden ember csontozata is eltérő geometriával rendelkezik [2]. Mivel a piacon megtalálható protézis típusokat méretsorozatban gyártják, ezért sok esetben a protézis nem megfelelően illeszkedik az egyénhez. Ez többek között magába foglalja a túlhatározottságot és a forgáspontok esetleges rossz helyre kerülését, amelyek olyan kritikus meghibásodásokhoz vezetnek, mint a kopás és az idő előtti elhasználódás. Mindezek mellett a kopástermékek felhalmozódása jelentősen növeli az aszeptikus lazulás lehetőségét, mely szintén revíziós műtéthez vezet. További magyarázatot jelenthet a szerény eredményekre a csont és az implantátum felszínei között jelentkező mikromozgások, melyek csontirritációhoz, ezáltal oszteolízishez és végül szintén kilazuláshoz vezethetnek [3].

A mikromozgások fő oka a “stress-shielding” mechanikai folyamat, amely merev és rugalmas anyagok kapcsolatánál jön létre. A csontsűrűség a csont funkcionális erőinek változására reagálva változik [4]. Mivel az implantátumok többsége nagyobb merevségű, mint a natív csont, a terhelés főleg az implantátumon keresztül kerül át; a csont ezáltal nem kerül terhelés alá és „árnyékolódik” az erőhatásokkal szemben. Wolff törvénye alapján a csont átalakul, reagálva a rá ható terhelésekre és az osteoclastok (csontfalósejtek) lebontják szerkezetét.

Kutatásunk célja egy, CT felvételeket felhasználó, személyre szabott, a csont geometriájához illeszkedő rendszer kialakítása, amelyben az indokolt helyen cellaszerkezetek felhasználásával szerkezetileg optimalizált elemeket hozunk létre úgy, hogy annak mechanikai tulajdonságai a csonthoz közel legyenek. Ezzel nem csak az integrációt elősegítve, de a “stress-shielding” hatást is minimálisra csökkentve.

Irodalom:

1. Szendrői M.: Ortopédia. Semmelweis Kiadó, Budapest (2006).

2. Glauber A.: Az ortopédia tankönyve. Medicina Kiadó, Budapest (1978).

3. Kurtz S. M.: UHMWPE Biomaterials handbook. Elsevier, Oxford (2016).

4. Kent M.: The Oxford Dictionary of Sports Science & Medicine (3 ed.). Oxford University Press, Oxford (2006).

szerzők

• 
  Ébend András
  Gépészmérnöki mesterképzési szak
  mesterképzés (MA/MSc)
• 
  Nemes-Károly István
  Gépészmérnöki mesterképzési szak
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Dr. Szebényi Gábor
  Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
• 
  Ureczki Ágnes
  PhD Hallgató, Polimertechnika Tanszék
• 
  Dr. Kocsis György
  tanársegéd, Semmelweis Egyetem Ortopédiai Klinika (külső)

helyezés