Innowacyjna protezę kończyny dla zwierząt opatentowali naukowcy Politechniki Białostockiej. Współtwórcami nowatorskiego rozwiązania są studentki Wydziału Mechanicznego PB.
Pomysł, jak tłumaczą autorzy wynalazku, wziął się z dwóch źródeł. Pierwszym były artykuły przedstawiające badania kliniczne problemów związanych z amputacjami u zwierząt, drugim – informacje od samych lekarzy weterynarii. Zwierzęta, w szczególności aktywne, podlegają najczęściej uszkodzeniem mechanicznym w wyniku wypadków komunikacyjnych. Konieczność przeprowadzenia operacji amputacji może również wynikać z powodu zmian nowotworowych, które często występują w obszarze układu kostnego zwierzęcia.
Stworzona proteza przeznaczona jest w szczególności dla psów i kotów. Domowe zwierzęta, choć mniejsze od hodowlanych, są dużo bardziej ruchliwe.
Problem amputacji łapy u psa zdarza się znacznie częściej niż nam się może wydawać. Psy bardzo często narażone są na wypadki, choćby w związku z funkcjonowaniem komunikacji miejskiej, nie zawsze to musi być jakaś choroba – twierdzi mgr inż. Monika Grykin, współtwórczyni wynalazku.
Dodaje jednocześnie, że proteza dla psa jest nieco większym wyzwaniem niż dla zwierzęcia o większych gabarytach właśnie ze względu na ich rozmiary i dostosowanie odpowiednich komponentów czy złożoność całej konstrukcji. Poza tym zwierzęciu, u którego ruchliwość jest czymś naturalnym, trudno jest zakazać się ruszać zaraz po operacji.
Dużym wyzwaniem było w szczególności stworzenie rozwiązania, w którym proteza mogłaby być połączona w sposób bezpośredni z kością za pomocą implantu, ale jednocześnie nie przenosiła w pełni obciążeń od razu po operacji, a dopiero po określonym czasie rekonwalescencji. Udało nam się tego dokonać poprzez zaprojektowanie specjalnej obudowy, która jest zakładana tymczasowo, a po okresie rekonwalescencji się ją zdejmuje – tłumaczy mgr inż. Kamila Borowska.
Sama proteza to mechanizm, nad którym można mieć kontrolę, ułatwiając zwierzęciu prawidłową rekonwalescencję. Obecnie stosowane rozwiązania umożliwiają zwierzęciu jedynie funkcjonowanie. Białostockim innowatorom zależało też na tym, żeby proteza była bardziej uniwersalna, dostosowana do rozmiarów różnych psów, a nie dla jednego konkretnego.
Składa się głównie z implantu dokostnego, który – jak wyjaśniają twórcy wynalazku – służy do bezpośredniego zakotwiczenia implantów w kość zwierzęcia. Dodatkowo posiada porowaty kołnierz, który umożliwia przyrost tkanki kostnej do implantu, przez co zachodzi odpowiednia osteointegracja. W protezie zastosowano dodatkową obudowę, która ma na celu poprawienie prawidłowej osteointegracji, zwłaszcza w pierwotnym przenoszeniu obciążeń zaraz po przeprowadzonej operacji.
Obudowa pozwala na przenoszenie tych pierwotnych częściowych obciążeń i odciąża implant dokostny. Dzięki temu tkanka kostna ma czas, żeby spokojnie i naturalnie przyrosła implant dokostny, podczas kiedy obudowa przenosi największe obciążenia. Proteza pozwala psu zaraz po operacji stanąć na łapę i prawidłowo funkcjonować. Po ukończonej osteointegracji, kiedy tkanka kostna w odpowiedni sposób przerośnie, dodatkowa obudowa jest po prostu zdejmowana i pozostaje proteza umieszczona wyłącznie na implancie dokostnym, który zostaje już w kości ze zwierzęciem i staje się jego przyjacielem – precyzuje mgr inż. Monika Grykin.
We wcześniejszych rozwiązaniach tego typu wbudowywano sam implant dokostny, przez co pies odczuwał ogromny ból. Kiedy chciał się ruszyć nie mógł, bo go bolało, a zarazem ruszając się, powodował nieprawidłowe zasklepianie kości. W efekcie zwierzę dostawało bardzo dużo środków przeciwbólowych i usypiających, by nie wykonywał żadnych ruchów.
Na Politechnice Białostockiej szczególną uwagę w trakcie prac poświęcono płynnej regulacji wysokości, która pozwala na dostosowanie protezy do parametrów zoometrycznych zwierzęcia. Wraz z dorastaniem psa „rośnie” także jego proteza.
W naszej protezie wyszczególniony jest cały system regulacji wysokości na zasadzie płynnej regulacji poprzez obrót dwóch komponentów. Jednym z nich jest stopka wykonana z gumy. Pozwala na wykonywanie zwierzęciu tak naprawdę wszystkich ruchów. Umożliwia poprawne stawianie łapy, a dodatkowo jest antypoślizgowa i zapewnia amortyzację – opisuje mgr inż. Monika Grykin.
Wynalazek jest efektem wykorzystania przez młodych wynalazców programu studiów i narzędzi dostępnych na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. Cały proces projektowania wszystkich elementów protezy, złożenia czy wykonania dokumentacji technicznej bądź rysunków, był realizowany w programie SolidWorks. Pozwala on na modelowanie elementów w trójwymiarze, które następnie można ze sobą połączyć. Umożliwia także wizualizację modelu. Również dzięki tym narzędziom zrealizowano pomysł, który jest bardziej funkcjonalny od obecnie stosowanych.
Twórcami wynalazku są pracownicy Instytut Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej: dr inż. Piotr Prochor oraz dr inż. Piotr Borkowski wraz ze studentkami: Kamilą Borowską, Barbarą Fiedoruk oraz Moniką Grykin.
MK, źródło: PB
