Prví neúplní “kyborgovia” už chodia medzi nami!

Pred pár rokmi by sme to považovali za vedeckú fantastiku, ako vystrihnutú z filmov o kyborgoch. Dnes takýto „kyborgovia“ – ľudia vylepšení umelými súčasťami chodia medzi nami.

V posledných dvoch rokoch sa tímu lekárov z Lekárskej fakulty UPJŠ a Kliniky stomatológie a maxilofaciálnej chirurgie a Neurochirurgickej kliniky Univerzitnej nemocnice Louisa Pasteura v Košiciach podarilo zrekonštruovať dvom pacientom tvárovú a lebečnú časť pomocou titánových implantátov. Považovali sme takmer za zázrak, keď vlani urobili rekonštrukciu tretiny lebky. Dnes avizujú ďalší. V „hre“ je vyše 80 percent tváre. Rovnocenný podiel na tomto úspechu však majú aj biomedicínski inžinieri zo Strojníckej fakulty Technickej univerzity v Košiciach. Za unikátnymi implantátmi slovenskej výroby, ktoré si „zaknihovali“ prvenstvo minimálne v strednej Európe, stojí profesor Jozef Živčák so svojím tímom. Požiadali sme ho o rozhovor.

Ako sa zrodilo biomedicínske inžinierstvo v Košiciach? 

Asi tak, ako všetko nové vo svete. Musíte mať víziu, odvahu, húževnatosť, ale aj pokoru a šťastie byť v pravom čase na pravom mieste. Ešte ako mladého asistenta ma po návrate z Japonska oslovil môj niekdajší učiteľ, bývalý dekan a otec robotizácie u nás, profesor Ján Buda. Zavolal si ma a hovorí: Živčáčku, vieš, tam majú taký odbor, nevedeli by sme sa na to pozrieť aj u nás? A dal mi na to päť mesiacov. Pustil som sa do toho a keďže ide o interdisciplinárny odbor, snažil som sa prepojiť medicínsky a technický terén. Vďaka tomu, že sme našli skvelých partnerov na strane lekárov a mali u nášho „šéfstva“ podporu, sa nám to podarilo. Trvalo 22 rokov kým sme vyskladali odbor biomedicínskeho inžinierstva tak, že patríme medzi špičkové odbory a sme plne kompatibilní so svetom. Navyše v európskej Statégii 2020 je biomedicínsky výskum definovaný ako výskum budúcnosti.

Ste súčasťou Strojníckej fakulty TUKE, šéfujete špičkovému tímu. Čo je dôležité pre tímovú spoluprácu?

Detaily tvoria celok, treba si vážiť všetko, čo ľudia robia. Každého jedného, lebo som presvedčený, že iba v spolupráci dokážete vytvoriť veľké veci. Zakladám si na tom a vediem k tomu aj svojich kolegov a študentov. Môj súčasný kolega docent Radoslav Hudák bol mojím študentom, teraz je mojím zástupcom. Je jednou z dôležitých osobností, ktoré sa podieľajú navýrobe implantátov. K takejto vyspelej technológii musíte mať aj primerane vybavených ľudí, ktorých napĺňa to, čo robia. Som veľmi rád, že taký kolektív ľudí mám na katedre aj vo firme CEIT Biomedical Engineering, ktorá vyrába implantáty.

Vedeli ste si kedysi predstaviť, že inžinieri budú s lekármi tvoriť operačný tím?

Znie to ako science fiction, ale vidíte, funguje to. Dnes si už neviem predstaviť opak, že pri takýchto implantátoch, ktoré vyrábame, by inžinier nebol súčasťou operačného tímu. Operačný plán totiž tvoria technici spolu s lekármi. Na konziliárnych sedeniach spolu dolaďujeme, takzvane objektivizujeme architektúru, hmotnosť náhrady a stanovíme dátum operácie. Vytvorí sa spoločný tím, ktorý je potom aj v operačnej sále. Za posledné dva roky sa nám na celom Slovensku podarilo urobiť desať takýchto operácií. Je to pre nás zadosťučinením, že vlastne potvrdzujeme teóriu skokov.

Už teraz to, čo robíte, znie neuveriteľne. Kam mieria vaše vízie, kde sú hranice?

Napriek úspechu musí mať človek veľkú pokoru. Tá ho chráni pred tým, aby neurobil fatálnu chybu. Nesmie prekročiť demarkačné čiary. Teda to, čo je v rozpore s kódexmi ľudskosti. Nikdy by som to neurobil len preto, aby som bol prvý. Naša vízia je v hľadaní lepších materiálov pre implantáty. Také, ktoré budú takmer totožné s originálom, teda ľudskou kosťou. Zatiaľ sme taký materiál nenašli. Ale každý deň sa vo svete niečo nové objaví. Otázka je, ako to dokážete spracovať, a najmä ako rýchlo. Mám reálnu predstavu, že prídu materiály,
ktoré nás posunú ďalej, ktoré budú biokompatibilné a pacienti ich budú dobre znášať. V tom je zmysel našej práce. A myslím, že sme na to pripravení.

Ako vzniká titánový implantát

Proces začína požiadavkou z lekárskej praxe vytvoriť náhradu pre konkrétneho pacienta. Na základe medicínskych snímkov, získaných počítačovou tomografiou (CT) alebo magnetickou rezonanciou (MR), vytvoria biomedicínski inžinieri na počítači model a zrekonštruujú implantát. Po jeho výrobe nastáva testovanie rozmerov. Využíva sa na to zariadenie, ktoré umožňuje vytvoriť časť ľudského tela z plastu. Na tento presný model sa titanový implantát „napasuje“ a odskúša sa na ňom operačný zákrok. Až keď lekári a inžinieri všetko do detailov doladia, môže dôjsť k operačnému výkonu – voperovaniu titánového implantátu.

V Košiciach máme unikátne zariadenie

V Košiciach máme unikátne zariadenie, jedno z 18 na svete a šiestich v Európe, na ktorom sa titánové implantáty vyrábajú. Nachádza sa v inštitúte CEIT Biomedical Engineering, ktorý vznikol ako univerzitná spin-off firma Technickej univerzity v Košiciach.

Využíva špecifickú DMLS technológiu, pri ktorej nôž v stroji nanáša veľmi tenkú vrstvu prášku zo špeciálnej medicínskej zliatiny titánu Ti64. Pre predstavu – je to asi v hrúbke polovice ľudského vlasu. Na vrstvu následne pôsobí laser, ktorý titánový prášok „spečie“.

Táto technológia sa nazýva laserové sintrovanie, ktoré sa využíva aj v automobilovom či leteckom priemysle. Jej využitie na medicínské účely je unikátnym prínosom práve košických biomedicínskych inžinierov. Zariadenie postupne vodorovne nanáša a spracúva ďalšie vrstvy, až kým nevznikne naprogramovaný trojrozmerný implantát.

Foto: Shutterstock

Vizualizácia: TUKE