Лекари от Мадрид спасиха крака на пациент със сарком с уникална 3D принтирана протеза

Мадридската болница „Грегорио Мараньон“ постигна важен пробив в реконструктивната медицина, след като успешно имплантира персонализирана костна протеза от метаматериал на 38-годишен мъж със сарком на пищяла. Благодарение на новаторската технология лекарите успяват да запазят крака и колянната става на пациента и да избегнат ампутация.

Имплантът е разработен съвместно с инженери от Политехническия университет в Мадрид. Технологията използва принципи, първоначално разработени за аерокосмическия сектор, които са приложени в медицината с цел създаване на конструкция, възпроизвеждаща механичните свойства на естествената кост.

Протеза, имитираща структурата на костта

За разлика от традиционните костни протези, които представляват сравнително плътни конструкции, новият имплант е изграден от сложна мрежа от фини титаниеви структури. Те са проектирани така, че да разпределят натоварванията по начин, близък до този на естествената костна тъкан.

Дизайнът не само осигурява необходимата механична здравина, но и създава условия за постепенно интегриране на импланта в костта на пациента. По този начин се цели да се намали рискът от усложнения и да се улесни естественото образуване на костна тъкан около протезата.

Изработването чрез 3D принтер позволява всеки имплант да бъде адаптиран към конкретната анатомия на пациента. Според екипа това дава възможност и за значително съкращаване на времето, необходимо за извършване на хирургичната процедура.

Само 300 грама, но с огромна механична устойчивост

Една от впечатляващите характеристики на протезата е нейното тегло. Имплантът тежи около 300 грама, като същевременно компютърните симулации показват, че конструкцията може да издържа натоварване от над 500 килограма.

Механичната устойчивост на протезата е постигната не чрез използването на повече материал, а чрез оптимизиране на вътрешната структура. Милиметровите титаниеви елементи са разположени така, че да осигуряват необходимата здравина там, където тя е най-нужна, без да се увеличава излишно теглото на конструкцията.

Протезата е проектирана специално за пациента

Пациентът, Пиер Шазел, е диагностициран високостепенен костен сарком на пищяла. След инфекция и значителна загуба на костна маса стандартната реконструкция не е достатъчна, за да осигури необходимата стабилност на крака.

Поради тази причина екип, включващ лекари и инженери, разработва индивидуално решение. На базата на радиологичните изображения е създаден дигитален модел на крака на пациента. След това са симулирани различни натоварвания, които пищялът трябва да понася при ежедневни движения като ходене, изкачване на стълби и внезапно натоварване при препъване.

Симулациите са използвани за проектиране на вътрешната структура на протезата. Позицията на фиксиращите винтове е определена според зоните с най-добро качество на останалата кост, което позволява хирургичната интервенция да бъде планирана с изключителна прецизност.

Година по-късно пациентът отново ходи

След почти две години, през които кракът му не може да бъде натоварван нормално, пациентът постепенно възстановява своята подвижност. Година след операцията той вече може да ходи и започва да подобрява мобилността си.

Постигнатият успех е особено важен, тъй като при подобни тежки костни увреждания запазването на крайника невинаги е възможно. В този случай персонализираният подход позволява на лекарите да съчетаят онкологичното лечение с реконструкция, съобразена с индивидуалната анатомия и нуждите на пациента.

Технологията вече се прилага и при други пациенти

Случаят на реконструкция с персонализирана костна протеза не е единичен. В болница „Грегорио Мараньон“ вече е извършена и втора подобна процедура, а екипът подготвя още два персонализирани импланта. Те са предназначени за различни части на човешкото тяло – китката и гръдната кост.

Това разширява възможностите за приложение на технологията отвъд сложните костни увреждания на крайниците. Персонализираните импланти могат да намерят място и при реконструктивни операции в други анатомични области, където стандартните протези трудно могат да отговорят на индивидуалните изисквания.

Към хиперперсонализирана медицина

Разработката представлява пример за все по-тясното сътрудничество между медицината, инженерните науки, компютърното моделиране и 3D печата. Вместо пациентът да се адаптира към наличен стандартен имплант, самата протеза се проектира според конкретната анатомия, костна структура и натоварвания, които организмът трябва да понася.

Екипът на болницата вижда в технологията възможност за развитие на хиперперсонализирана медицина в рамките на общественото здравеопазване. Ако бъде доказана ефективността им при по-голям брой пациенти и в различни клинични ситуации, персонализираните импланти от метаматериал могат да се превърнат в нов инструмент за реконструкция на сложни костни дефекти и за запазване на крайници, които са застрашени от ампутация.