Skořepinový implantát femorální komponenty

Implant Shell of Femoral Component

funkční vzorek

Léčebný postup degradovaných kolenních kloubů, který se rozvíjí více než 130 let, je závislý zejména na vývoji totálních endoprotéz, aplikovaných biokompatibilních materiálech, biomechanických studiích a použitém instrumentáriu při operačním zákroku. Z důvodu neustále se prodlužující délky života spojené s opotřebováním kloubní chrupavky a následné degradace nosných kloubů člověka bylo zapotřebí návrhu, vývoje, výroby a aplikace takových implantátů, které by dokázaly odstranit bolest a navrátit dřívější přirozený pohyb artikulujících kloubních ploch. Předmět zájmu byl zaměřen zejména na návrh a výrobu prototypu skořepinového implantátu kolenního kloubu skládajícího se především z komponenty pro opláštění distální části femuru. Výhodou takto navrženého řešení bude zachování většího množství vlastní biologické kostní hmoty pacienta, event. snížení rozsahu operace spojené s operačním traumatem a vytvoření takového pracovního postupu, který by umožňoval co možná nejsnadnější a nejlevnější výrobu implantátů při zachování stávajících kvalit. Celková vize vyvíjeného implantátu byla dána soudobými poznatky a byla výsledkem mnoha konzultací s chirurgy a ortopedy nejen např. ve Fakultní nemocnici u Svaté Anny v Brně. Výsledný návrh nového skořepinového implantátu spočívá v inovaci stávajícího řešení. Jedná se zejména o úpravu femorální komponenty distální části femuru, která kopíruje artikulující kloubní plochy stehenní kosti. Vývoj implantátu se rovněž odvíjí od použitých materiálů při jeho výrobě a zohledňuje tzv. biokompatibilitu s lidským organismem. Pro výrobu skořepinového implantátu bylo použito dostupných výrobních technologií a zařízení (aditivní technologie Rapid Prototyping – metoda Direct Metal Laser Sintering, technologie CNC třískového obrábění).

Medical procedure of degraded knee joints has been developing for more than 130 years. It was influenced especially by development of total replacement, applied biocompatible materials, biomechanical studies and used intrumentarium during surgery. Because a life becomes longer, a cartilage in the joint wears away over time and subsequently the principal joints of the body degrade, it was needed to come up with a design, development, production and application of implants that would remove the pain and bring back the previous natural movement of articulate surfaces of the joint. The paper focuses on the design and production of the implant shell prototype of the knee joint consisting mainly of a casing component for the distal part of femur. The advantage of the suggested solution is conservation of the bigger amount of a biologic bone marrow of a patient or reduction of the operation extent connected with operation trauma and creation of the operating procedure that enables the easiest and cheapest implant production when the current quality is kept. The whole vision of developing implants is given by contemporary knowledge and is the result of many consultations with surgeons and orthopedics not only e.g. from Saint Anna Hospital in Brno. The final design of a new shell implant is based on the innovation of the current solution. It is especially a modification of the femoral component of the distal part of femur that copies articulating joint surfaces of the femoral bone. The implant development depends also on used materials during its production and takes into consideration so-called biocompatibility with a human organism. For production of the implant shell available production technologies and machines were used (e.g. additive technology Rapid Prototyping – method Direct Metal Laser Sintering, technology of CNC cutting).

08.01.2015

Funkční vzorek je vystaven na pracovišti řešitele. Ústav strojírenské technologie, odbor technologie obrábění. Fakulta strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně, Technická 2896/2, 616 69 Brno, IČ 00216305.