📅 Data publikacji: 16.05.2025
W klinice ortopedycznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi dr. Piotr Wójcik wraz z zespołem bioinżynierów rozpoczął projekt „FitImplant”, mający na celu stworzenie indywidualnych implantów kostnych drukowanych w technologii 3D. Proces rozpoczynał się od wysokorozdzielczego skanu CT lub MRI danej części ciała pacjenta, który generował trójwymiarowy model anatomiczny z dokładnością do 0,1 mm. Na podstawie tych danych inżynierowie opracowywali cyfrowy projekt implantu, uwzględniając czynniki biomechaniczne, takie jak rozkład obciążeń i optymalna struktura wspierająca regenerację kości.
Wykorzystując oprogramowanie CAD zintegrowane z modułami służącymi do analizy naprężeń (FEA), zespół definiował gęstość porów i geometrię kratownicową, aby implant mógł sprzyjać wzrostowi osteoblastów i zapewniał dyfuzję substancji odżywczych. Pierwszym zadaniem było stworzenie prototypu płytki krzyżowo-biodrowej: model o nieregularnym kształcie, dopasowanym do kości miednicy pacjenta. Po kilku iteracjach, uwzględniających dane z symulacji obciążeń podczas chodu i siedzenia, projekt trafił do drukarki 3D MultiFab Bio, zdolnej do pracy z biokompatybilnym tytanem Ti6Al4V.
Druk odbywał się metodą selektywnego przetapiania laserowego (SLM) w atmosferze argonu, co minimalizowało zanieczyszczenia i utlenianie. Cały proces trwał około 12 godzin, a po zakończeniu częściowy kanał chłodzący obniżał temperaturę detalu do 60 °C, by uniknąć naprężeń wewnętrznych. Wstępne badania mikrostruktury w mikroskopie elektronowym wykazały homogenność złącza i minimalne pory na poziomie ≤0,2% objętości, spełniając normy ISO 5832-3 dla implantów tytanowych.
Na zakończenie pierwszej części dr. Wójcik powiedział: „Przejście od cyfrowego modelu pacjenta do gotowego implantu w mniej niż dobę to przełom w chirurgii rekonstrukcyjnej. Każdy element jest dokładnie taki, jakiego potrzebujemy”. 🚀
Po potwierdzeniu jakości prototypu w warunkach laboratoryjnych FitImplant przystąpił do badań przedklinicznych. Współpraca z Zakładem Biomechaniki UM Łódź zaowocowała testami na modelach zwierzęcych – świniach o podobnej gęstości kostnej. Wszczepiono im implanty kostne do kości udowej, a przez najbliższe 12 tygodni monitorowano integrację tytanowej płytki ze strukturą kostną za pomocą PET-CT i histologii. Wyniki były obiecujące: w ciągu 8 tygodni zaobserwowano wzrost osteonów w porowatej strukturze implantu i łączenie z tkanką gospodarza, co potwierdziło biokompatybilność i sprzyjanie osteointegracji.
Równolegle rozpoczęto badania nad implantami stomatologicznymi. Porowate śruby do osteointegracji zastępowały standardowe modele i pozwalały na lepsze ukorzenienie w kości szczękowej. Dzięki drukowi 3D można było uwzględnić specyficzną anatomię pacjenta – od kąta nachylenia wiertła po obszar unaczynienia. Współpraca z Kliniką Stomatologii zachowawczej UM Wrocław umożliwiła wszczepienie implantu pacjentom z zanikiem kości, którzy wcześniej nie kwalifikowali się do standardowych procedur. Po 6 miesiącach kontrola densytometryczna wykazała pełne zespolenie i brak zapaleń.
W międzyczasie FitImplant rozszerzył ofertę o implanty ortopedyczne na kolano i bark. Chirurdzy w Szpitalu MSWiA w Warszawie przeprowadzili pierwsze operacje osteotomiczne przy pomocy implantów 3D do korekcji osi kończyn. Precyzyjne dopasowanie i unikalna geometria zapewniały stabilność mechaniczną i pozwalały na szybszą rehabilitację – pacjenci wracali do pełnej sprawności o 30% szybciej niż przy konwencjonalnych płytkach.
Pod koniec drugiej części dr. Wójcik podsumował: „Nasze implanty to nie tylko struktura – to część ciała pacjenta, precyzyjnie dobrana pod kątem mechaniki i biologii. To przyszłość medycyny personalizowanej”. 🌟
W trzeciej fazie projektu FitImplant dr. Wójcik zainicjował powstanie sieci centrum druku 3D dla szpitali i klinik w całej Polsce. W każdym z 10 największych ośrodków medycznych zainstalowano drukarki SLM, a pracownicy medyczni przeszli szkolenia z modelowania anatomicznego i obsługi maszyn. Elektroniczny System FitNet synchronizował dane pacjentów, skany i pliki CAD w chmurze, zapewniając bezpieczne przechowywanie i dostępność w trybie 24/7. Dzięki temu chirurdzy mogli zlecać produkcję implantu wieczorem, a rano już otrzymywać gotowy element w rękach.
Równolegle Urząd Rejestracji Wyrobów Medycznych wprowadził nowe przepisy określające standardy jakości i oceny ryzyka dla implantów 3D. Każdy prototyp musiał przejść certyfikację ISO 13485 i badania cytotoksyczności wg normy ISO 10993. FitImplant opracował procedury sterylizacji plazmowej i raportowania partii produkcyjnych w systemie blockchain, by gwarantować śledzenie procesu od skanu pacjenta do wszczepienia implantatu.
W perspektywie przyszłości dr. Wójcik wspomniał o badaniach nad drukiem mieszanych materiałów do implantów miękkich, takich jak siatki do naprawy przepuklin i protezy więzadeł, używając biokompatybilnych polimerów takich jak PCL czy PLGA. Współpraca z Departamentem Biologii Komórkowej UW zaowocowała drukiem rusztowań do hodowli komórek macierzystych, które wspomogą regenerację więzadeł i ścięgien.
Na zakończenie dr. Wójcik stwierdził: „Personalizowane implanty 3D to medycyna przyszłości – wyjście naprzeciw potrzebom pacjenta, minimalizacja ryzyka i maksymalizacja efektu leczenia. To dowód, że technologia additive może ratować życie, jeden implant na raz.” 🎗️