Náhrady umělých kloubů. Blíží se jejich výroba v 3D tiskárnách na titan?

26. březen 2015
Výroba protéz v 3D tiskárně

Škola chůze, tak se jmenuje rehabilitační program, díky němu se učí na jedné z pražských klinik chodit pacienti, kteří přišli o svou končetinu po amputaci.

Tým lékařů a zkušených fyzioterapeutů vede své svěřence k tomu, aby se zapojili do normálního života. Významně jim pomáhají moderní protetické pomůcky.

Přijít o ruku nebo o nohu je výrazný zásah do lidského života. Současná medicína pacientům po amputaci umožňuje třeba sportovat. Nejprve se musí znovu naučit základní věci, jako sedět nebo chodit.

„Dostal jsem se sem po pracovním úraze. Přejel mě vagón, pracoval jsem jako vlakvedoucí. Zakopl jsem a vagón mně přejel nohu,“ popisuje osmatřicetiletý Radek Berky. Místo levé nohy má protézu, po rehabilitaci na Malvazinkách je schopný takřka normální chůze.

Znovu se učit všechny základní pohyby

„Čtvrtý den jsem zahodil berle a už jsem chodil nebo pajdal jsem bez berlí. A díky Malvazinkám jsem se toho naučil strašně moc.“ To, že nemá nohu, si začal uvědomovat po roce a půl, kdy trpěl depresemi.

„To se nedá popsat. To si musíte zažít. Hlavně psychika hraje roli. Je to všecko v hlavě. Člověk si to nechce připustit. Co mě z toho dostává? Můj syn a moje přítelkyně. Rodina.“

invalidní vozík

Fyzická kondice je velmi důležitá. „Protože u starých lidí, oni už nemaj sílu a nenaučí se to, co ten mladý. Já jsem se strašně bál na tu nohu postavit, že přepadnu na tu stranu, kde mi chybí noha. Díky paní Kohoutové jsem se to naučil. Člověk se to prostě naučí. Já nevím, jak to vysvětlit.“

Při rehabilitaci je potřeba naučit pacienty skoro všechny základní pohyby. Když člověk přijde o končetinu nebo její část, změní se mu těžiště. „Pacient se musí ze začátku vyrovnat se stabilitou v stoje, v sedu, někteří pacienti čerstvě po amputaci nejsou schopni se ani posadit. Takže je důležité vnímat tělo jako nový obraz,“ myslí si fyzioterapeutka Hana Kohoutová.

Před rokem přijeli na vozíku, teď lyžují

Existují pacienti, kteří jsou po amputaci jenom v chodidle. „Pak jsou bércoví amputáři, stehenní amputáři a pak to může jít bohužel výš, je to exartikulace kyčelního kloubu. Čím je víc zachovaná dolní končetina, tím je to pro toho pacienta výhodnější.“

Důležité je zpevnit svaly trupu a celkově zlepšit kondici. Výhodu mají lidé, kteří sportovali. „Jestliže sportovce dáme do nové situace, ukážeme mu novou věc, cvik, polohu, ve které má stát nebo sedět nebo se pohybovat, tak je daleko učenlivější,“ popisuje primář Rehabilitační kliniky Malvazinky Libor Musil.

Běžec Oscar Pistorius se speciálními protézami nohou

Pro pacienty, kteří se chtějí věnovat sportu a zapojit se do normálního života, jsou protézy pohodlnější. „Nejen pohodlnější, ale schopnější lépe kopírovat přirozený pohyb. Bionické protézy, které v sobě zahrnují víceméně počítač, jsou natolik schopné, že lidem umožní řadu věcí a pohybů, které jim dříve neumožnily. V tom je budoucnost, že se bude vyvíjet elektronický systém.“

Pacienti se musí sžít s protézou a naučit se s ní znovu chodit. V tom jim pomáhá fyzioterapeutka Hana Kohoutová. „My, když si vezmeme naši nohu a postavíme na chodník, tak my dokážeme senzomotorikou a naší ploskou srovnat. Oni ne. Oni se musí naučit ovládat protézu i na nerovnostech.“

Délka rehabilitace bývá u každého jiná. Fyzioterapeutku těší, když se její svěřenci začnou radovat ze života. „Teď jsme byli v Peci pod Sněžkou, kde jsme zkoušeli lyžovat. Přijelo dvanáct pacientů a všichni lyžovali. Všichni pacienti mi prošli rukama, které jsem zažila, když přijeli po amputaci na vozíku, vyhublí, zničení psychicky. Najednou po roce lyžují a jezdí na vleku.“

Levnější protézy za půl milionu

Lidí, kterým musí lékaři z nějakého důvodu amputovat končetinu, přibývá. V Česku jich je ročně víc než osm tisíc. Po potřebné rehabilitaci jim pomáhají protézy. Jejich vývojem se zabývají odborníci na Českém vysokém učení technickém na Strojní fakultě. Snaží se o vývoj kloubů nebo umělých končetin, které by lidem co nejdéle a nejlépe sloužily.

„Zabýváme se výzkumem umělých kloubů, děláme spolupráci s českými výrobci, vývoj a testování umělých kyčlí, kolen. Pak máme druhou skupinu, která dělá kardiovaskulární biomechaniku, umělé stenty, chlopně, máme testování otěru kloubů, předpovídání, jak dlouho daný kloub vydrží v těle,“ vysvětluje Matěj Daniel, vedoucí odboru biomechaniky člověka na Strojní fakultě ČVUT.

Paul McCarthy vyrobil za pomoci 3D tiskárny pro svého syna protézu ruky

Nejmodernější protézy jsou dnes bionické protézy, které mají zpětnou vazbu. „Člověk je ovládá myslí, přes elektrické signály do svalů, nebo je možné implantovat protézy do nervů, které zůstanou v končetině. Ty protézy mají na sobě senzory, které vnímají sílu, kterou působí.“

Zní to jako věc z vědeckofantastického filmu. „Takže když člověk něco vezme s touhle umělou rukou, dostává zpátky informaci do nervu, který inervuje daný prst, má pocit, že něco drží v ruce. To jsou nejmodernější protézy, myslím, že na světě je jen několik desítek lidí, co mají takovou protézu implantovanou.“

Výroba umělých kloubů se také dostává na vyšší úroveň. „Uvažuje se o využití 3D tisku. Že se daný kloub bude tisknout přímo z titanu na míru pro daného pacienta. Dělá se to v 3D tiskárně na titan, jsou komerčně dostupné, ale zatím většímu rozšíření brání jejich cena.“

Levnější jednodušší protézy stojí kolem půl milionu. U složitějších protéz je cena ještě vyšší. Protéza, která má sedmnáct nezávislých motorů a může dělat třicet šest různých pohybů, stojí milióny korun.

Protéza ruky s novou umělou pokožkou

Aby byla protéza funkční, musí být dostatečně lehká. „Původní staré protézy, které se dělaly ze dřeva a, řekněme, ze železa, byly těžké a nepříjemné. Moderní materiály využívají uhlíkové vlákna, kompozity, povrch protézy musí být příjemné na dotyk, takže se využívají silikony, tak aby maximálně esteticky připomínal normální kůži.“

Zatím nevyřešenou otázkou zůstává, jak senzory implantovat do mozku na dostatečně dlouhou dobu. „Cokoliv, co se dostane do těla, a není tělu vlastní materiál, tak se tělo brání tím, že ho obalí vazivovým pouzdrem. To je momentálně největší problém, který brání, řekněme, dlouhodobé implantaci takových protéz.“

Spustit audio
autoři: Eva Rajlichová, Kamila Schusterová