3D tisk zevních ortéz: biomechanika se potkává s personalizovanou péčí

Krajská nemocnice Liberec rozšiřuje využití 3D tisku a zkouší další technologické novinky. Šéf biomechaniky Lukáš Čapek prozrazuje, jak 3D tisk pomáhá měnit zavedené postupy v péči o pacienty.

 

Zapomeňte na unifikované zdravotnické pomůcky. Krajská nemocnice Liberec a Technická univerzita v Liberci ve spolupráci s firmou Aries hledají nové cesty pro budoucnost díky novým technologiím. Třeba pro personalizaci díky technologii 3D tisku. Tým z Oddělení klinické biomechaniky v KNL pracuje mj. na tom, aby nové technologie zvyšovaly komfort pacientů. S jakými překážkami se potýkají při zavádění 3D tisku do klinické praxe a proč je důležité, aby ortézy dobře vypadaly a zároveň fungovaly na 100 %? O tom mluvíme s vedoucím týmu Lukášem Čapkem. Nahlédněte s námi do světa, kde se prolíná biomechanika s moderními aditivními technologiemi a kde se formuje budoucnost zdravotní péče šitá na míru každému pacientovi.

 
Lukáš Čapek se svým týmem pracuje na tom, aby nové technologie zvyšovaly komfort pacientů v KNL. Jedná se o individuální testování vybraných pacientů.

 

Jak využíváte 3D tisk v liberecké nemocnici a jaké benefity má tato technologie v léčbě pacientů?

Trend medicíny má jasný směr: individualizace k pacientům. V některých oborech je to samozřejmostí, v některých oborech je to v začátcích. 3D tisk je jako stvořený na individuální řešení, proto se u nás zaměřujeme též na návrhzevních ortézy a jejich evaluaci pomocí analýzy pohybu. Předpokládá se, že individuálně zhotovená ortéza pomocí aditivní technologie zvýší především komfort pacienta v pooperační rekonvalescenci. Jedná se o poměrně novou záležitost, proto dlouhodobá studie, která by toto potvrzovala, neexistuje.

 

Designový a funkční návrh spojovacího kloubu kolenní ortézy vytvořený ve spolupráci expertů z Technické univerzity v Liberci a Krajské nemocnice Liberec. 

 

 

Jaké jsou výsledky vašeho výzkum v oblasti personalizovaných 3D tištěných ortéz?

3D tisk je tady s námi více jak 40 let, tak teprve post-covidová doba přeje růstu a nasazení této technologie v klinické praxi. Náš výzkum spočívá především v tvarové optimalizaci konečných výrobků a ve vývoji nových materiálů. Zjednodušeně řečeno: aby ortéza nejen hezky vypadla, ale byla co nejfunkčnější a komfortní. Je to jeden ze směrů, kterým jdeme v naší laboratoři zaměřené na analýzu pohybu. Tady také srovnáváme funkčnost současných komerčních řešení, které si naši pacienti s sebou přinesou na vyšetření.

 
3D skenování dolní končetiny pomocí bezkontaktního scanneru. 

 

Jaké jsou vaše dosavadní zkušenosti s aditivními technologiemi?

3D tisk máme zavedený v Krajské nemocnici Liberec již 2,5 roku a pomaličku se jasně ukazuje, ve kterých indikacích je toto řešení efektivní a kdy už to nedává smysl. Tento projekt NCK nám přináší velkou přidanou hodnotu zejména v oblasti návrhu a funkčnosti zevních ortéz, které tak můžeme lépe pochopit a můžeme v budoucnu přizpůsobit potřebám pacientů.

 
Pohyb zaznamenaný čidly při vyšetření pacienta se přenáší do počítače a vzniká datová analýza.

 

Jakou roli hraje vaše propojení s akademickým prostředím a komerčním?

Zcela zásadní. Jsme sice vědecko-výzkumná organizace, ale klinicky orientovaná. My nemáme kapacity a know-how v návrhu kolenního kloubu ortézy nebo v topologické optimalizaci 3D tisku, tak jak je tomu na CxI.  Stejně tak nemůžeme přejímat funkci firmy v oblasti legislativy zdravotnických prostředků, kterou má firma Aries. Možná právě proto spolupráce funguje výborně, tým je správně postaven.

 

 

 Kdo je Lukáš Čapek

 

Lukáš Čapek je odborník na klinickou biomechaniku a 3D tisk v medicíně a v současnosti vede Oddělení klinické biomechaniky v Krajské nemocnici Liberec. Po absolvování doktorského studia na Technické univerzitě v Liberci, kde se specializoval na aplikovanou mechaniku, získal bohaté zkušenosti během výzkumných pobytů na předních univerzitách a institucích po celém světě, včetně Japonska, Nového Zélandu a Belgie. Je zakladatelem České společnosti pro 3D tisk v medicíně a působí jako docent na Technické univerzitě v Liberci, kde již více než 15 let vyučuje a vede studenty. 

Lukáš Čapek je finalistou letošní soutěže IDC Digital Future Awards v kategorii Special Impact Award 2024 Česká republika. Porotu zaujal se svým projektem 3Diamond – 3D tisk, který přináší průlom do zdravotnictví. V době, kdy se 3D tisk stává jedním z nejslibnějších nástrojů pro inovace v medicíně, 3Diamond řeší klíčový problém – chybějící výrobní metody a systém správy dat, které by nemocnicím umožnily plně využít potenciál této technologie napříč celou organizací.

  

 Centrum pro průmyslový 3D tisk v Liberci

Vývoj individuálních ortopedických pomůcek pomocí 3D tisku je součástí ambiciózního projektu Národní centrum kompetence pro průmyslový 3D tisk (P3DT). Klíčovými členy týmu KNL jsou doc. Ing. Lukáš Čapek, Ph.D., a MUDr. Roman Mizera, Ph.D., kteří společně vedou biomechanickou a klinickou část projektu. Spolupracují s experty z Technické univerzity v Liberci a společnosti ARIES na vývoji lehkých, dynamických kolenních ortéz, které budou vyráběné na míru pacientům za pomoci pokročilého 3D skenování a tisku. Aktuálním výsledkem jejich práce je návrh ortéz pro každodenní použití, které umožní pacientům přirozený rozsah pohybu. Kromě vývojové části se tým podílel na pohybové analýze vybraných pacientů po operacích kolene.

Vývoj otropedických pomůcek s využitím 3D tisku posouvá hranice aditivních technologií a patří pod Centrum pro průmyslový 3D tisk (P3DT). Tato iniciativy spojuje více 27 partnerů z výzkumu a průmyslu s cílem využít 3D tisk k průmyslovým inovacím. P3DT, podporovaný Technologickou agenturou ČR, se zaměří na vývoj udržitelných materiálů, efektivní výrobu a digitalizaci, a to s jasným cílem: posunout využití 3D tisku do mainstreamu průmyslové praxe.

 

Projekt P3DT je finančně podporován Technologickou agenturou České republiky.

 

 

FOTOGALERIE

 
Při kontrolní prohlídce mají pacienti na dolních končetinách umístěné senzory pro snímání pohybu.

Analýza pohybu jednoho z pacientů po operaci křížových vazů

 

Jiří Vitvar spolupracuje na úpravě designových návrhů a virtuálních modelů, zabývá se 3D tiskem pilotních návrhů, analýzou pohybu a 3D skenováním dolních končetin.