Zaawansowane technologicznie rozwiązanie problemu wadliwych protez
Ze względu na starzenie się naszego społeczeństwa wymagamy więcej uwagi ze strony personelu medycznego, aby móc zachować aktywność i sprawność fizyczną. Przykładowo wymiana biodra stała się powszechnie stosowanym zabiegiem medycznym. Co roku przeprowadza się ich na całym świecie ponad milion. Tendencja ta wywiera na służbę zdrowia presję, nie tylko pod względem działań, ale także rozwiązywania problemów, które czasami się pojawiają. „Coraz większa liczba pacjentów doznaje szkód wskutek wadliwego działania implantów medycznych”, wyjaśnia Esther Punzón-Quijorna, absolwentka studiów doktoranckich w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” w Instytucie Jožefa Stefana w Słowenii. „Może to być wynikiem tarcia w ciele, które powoduje, że metaliczne cząsteczki z protezy dostają się do otaczającej ją tkanki. Ponadto komórki mogą rozpoznać implant jako ciało obce i zaatakować go. Stopień, w jakim protezy biodra mogą skorodować, może być szokujący”. Czynnikiem komplikującym jest fakt, że protezy nie są wykonane w całości z jednego materiału. Górna część sztucznego biodra może być wykonana z ceramiki, podczas gdy jego pozostała część z tytanu. Obecnie stosowane narzędzia diagnostyczne, takie jak aparaty rentgenowskie i optyczne mikroskopy do obserwacji tkanek, mogą pomóc w stwierdzeniu korozji, ale nie pozwalają na odpowiednie określenie składu, ilości i charakteru zanieczyszczeń znajdujących się w organizmie.
Wykrywanie pogorszenia stanu protezy
Projekt TissueMaps rozpoczęto wskutek uznania potrzeby stworzenia lepszych narzędzi diagnostycznych, które pomogą wskazać element protezy powodujący jej niewłaściwe działanie i określić stopnień tego problemu. Badania przeprowadzono dzięki wsparciu otrzymanemu w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”. „Próbki tkanek uzyskanych podczas operacji po wystąpieniu usterki protezy przebadaliśmy za pomocą emisji promieniowania rentgenowskiego wywoływanej przez cząstki (ang. particle-induced X-ray emission, PIXE), najnowocześniejszej techniki mikroskopowej”, dodaje Punzón-Quijorna. „PIXE pozwala nam »dostrzec« rzeczy, których nie zauważylibyśmy za pomocą »zwykłego« mikroskopu optycznego”. Technika ta pomogła zespołowi dokładnie odwzorować rozprzestrzenianie się cząstek z protezy. Osiągnięto to dzięki wykorzystaniu faktu, że atomy składające się na różne pierwiastki całkowicie się od siebie różnią. „Atomy tytanu różnią się od atomów wapnia czy żelaza”, mówi Punzón-Quijorna. „Każdy atom ma swój własny, niepowtarzalny układ. PIXE pozwala na wykrycie tych układów poprzez ostrzelanie atomów protonami, co powoduje emisję kwantu promieniowania rentgenowskiego charakterystycznego dla danego atomu”. Promieniowanie to można wychwytywać i analizować, ujawniając, który pierwiastek powoduje zanieczyszczenie tkanki.
Bezpieczniejsze implanty
Powodzenie projektu TissueMaps w odwzorowywaniu narażonych na zanieczyszczenie tkanek może mieć znaczący wpływ na sektor protez. Może on na przykład umożliwić producentom analizowanie prototypów w celu wprowadzenia na rynek tylko tych produktów, które można uznać za bezpieczne. I odwrotnie – protezy, co do których można wykazać, że są szczególnie narażone na korozję, można stopniowo wycofywać. „Rozpoznawanie implantów zagrożonych wystąpieniem wad mogłoby pomóc w lepszym wykorzystaniu zasobów służby zdrowia, dlatego byłoby to tak cenne”, wyjaśnia członek zespołu projektu Samo K. Fokter, starszy konsultant ds. chirurgii ortopedycznej w uniwersyteckim ośrodku medycznym w Mariborze w Słowenii. Opracowanie tej technologii odwzorowywania zbiega się w czasie z powstaniem dziedziny implantów elektronicznych, na przykład aparatów słuchowych, które są połączone z nerwami. „Stosowanie tej technologii zbliża się coraz większymi krokami”, zauważa koordynator projektu TissueMaps, Primož Pelicon, kierownik działu fizyki niskiej i średniej energii w Instytucie Jožefa Stefana. „A kiedy w końcu do tego dojdzie, kluczowe znaczenie będzie miało dla nas zrozumienie reakcji organizmu na te implanty. Nie wpłyną one na tkankę, czy może spowodują reakcje alergiczne? Musimy wiedzieć, które materiały są biozgodne”. W międzyczasie wyniki projektu TissueMaps wzbudziły zainteresowanie szpitala w Szwajcarii, którego pracownicy również chcą lepiej zrozumieć, dlaczego niektóre protezy okazują się zawodne.
Słowa kluczowe
TissueMaps, rentgen, proteza, protezy, biozgodny, alergiczny, implanty, tytan
