Dostęp Otwarty

Ortopedia

W poszukiwaniu optymalnej endoprotezy

Danuta Pawlicka
Konsultacja medyczna: dr Łukasz Łapaj

– W naszym szpitalu mamy dużo reoperacji stawu biodrowego; u jednego pacjenta wymieniamy je nawet cztery-pięć razy, a rekordzista miał takich zabiegów aż siedem. Zacząłem się zastanawiać, dlaczego tak się dzieje i dlaczego nie prowadzi się badań nad tym, jak ten stan poprawić – mówi dr n. med. Łukasz Łapaj z Kliniki Ortopedii Ogólnej, Onkologicznej i Traumatologii poznańskiej lecznicy, inicjator badań.

Z każdą kolejną operacją, wyjaśnia poznański ortopeda, pogarszają się warunki w stawie biodrowym, a przez to gorsza jest również trwałość implantu. Jednocześnie dla szpitala rosną koszty z powodu niedoszacowania endoprotezoplastyki przez NFZ. Takie powtórne operacje są także źródłem frustracji lekarzy, którzy nie mają wpływu na wytrzymałość protez. Stąd pomysł, aby przyjrzeć się z bliska, jak zachowuje się materiał, z którego wymodelowany jest sztuczny staw pracujący w organizmie człowieka. Zaczęto więc gromadzić zużyte endoprotezy, a szczegółowe analizy kolekcji dofinansowało Narodowe Centrum Nauki, które przyznało naukowcom 500 tys. zł grantu.

– Wiedzieliśmy z doświadczenia, że jakość endoprotez jest porównywalna, ale nam chodziło o to, jak się one zachowują w ciągu tych lat, gdy ulegają degradacji w organizmie i tracą swoje właściwości. Nasz projekt oceniał proces zużycia oraz ocenę jego wpływu na tkanki – tłumaczy dr Łapaj.

Możliwości badawcze lekarzy kończą się na stawianiu pytań, analizowaniu wyników i wysnuwaniu wniosków. W tym jednak konkretnym przypadku chodziło o zużycie ścierne powierzchni panewki protezy. Lekarze mają dzisiaj do dyspozycji „sztuczne stawy” zbudowane z metalu, m.in. ze stopów chromowo-kobaltowych i tytanu, ceramiki, polietylenu, materiału powstałego z połączenia różnych rodzajów tworzyw. Uwalniane w trakcie używania endoprotezy cząstki ze ścierania mogą się przedostawać do tkanek i prowokować reakcję na ciało obce, a tym samym obluzowywać endoprotezę. Pod szczególnym obstrzałem znalazły się cząsteczki polietylenu mogące wywoływać odczynowe niszczenie kości oraz powodować silny ból.

Naukowcy ze Szpitala Ortopedycznego im. W. Degi w Poznaniu i poznańskiego Instytutu Obróbki Plastycznej za badania nad wydłużeniem pracy endoprotez zostali docenieni nagrodą im. Jacques’a Duparca. Nagrodę przyznaje się za innowacyjne badania naukowe, które są przedstawiane podczas kongresu Europejskich Federacji Narodowych Towarzystw Ortopedycznych i Traumatologicznych. Polacy zdobyli ją po raz pierwszy.

Drobiny, które znalazły się w centrum zainteresowania ortopedów, mają wielkość 0,1-0,2 mikrometra, a to już wymagało specjalistycznego oprzyrządowania.

– To nie była pierwsza współpraca z kliniką, z którą wcześniej przez trzy lata badaliśmy wzajemne ustawienia (pod jakim kątem) metalowych implantów. Teraz mieliśmy 600 zużytych endoprotez, a zadanie polegało na zbadaniu i obserwacji powstających cząstek na skutek zużywania się różnych implantów oraz na ocenie powierzchni zużywającego się polietylenu w ciele człowieka – relacjonuje mgr inż. Tomasz Wiśniewski, kierownik Zakładu Zaawansowanych Technologii Kształtowania w Instytucie Obróbki Plastycznej.

Efektem tego badania (już zostało wykonane) było ustalenie, które z materiałów wykorzystywanych do budowy endoprotez są dla pacjenta najbezpieczniejsze, a które w przyszłości powinny być wyeliminowane ze względu na zagrożenia dla zdrowia i mniejszą wytrzymałość, a więc i krótszy żywot. Analiza cząsteczek, które na skutek tarcia powstają w trakcie pracy protezy, daje odpowiedź na pytanie, jaki materiał sprawdza się najlepiej w tej roli.

– Opracowana przez nas metoda izolacji i badania cząstek jest tańsza (ocena jednej próbki spadła ze 100-150 zł do 3-4 zł) i najbardziej dokładna z dotychczas stosowanych – podkreśla dr Łapaj.

Jednym z jej najważniejszych walorów z medycznego punktu widzenia jest wykazanie możliwości zabezpieczenia protezy przed ścieraniem jej powierzchni wewnątrz organizmu, a tym samym wydłużenia pracy do kilkudziesięciu lat, czyli na całe życie. Wiadomo już, że z metalowej panewki „sypią się” spore ilości mikroskopijnych „opiłków” i przedostają się do tkanek. Gdy choremu wszczepi się endoprotezę z komponentami ceramicznymi, takich „opiłków” jest sto razy mniej i tego rodzaju endoproteza jest najbardziej trwała i korzystna dla pacjentów. Tuż za nią plasuje się ceramika w połączeniu z polietylenem.

Przed nauką wyłonił się teraz nowy cel, którym jest uzyskanie optymalnego materiału wolnego od wad wytkniętych przez naszych badaczy. Według ich oceny największe szanse na to ma ceramika i nowe odmiany polietylenu.