Czechimplant aneb moje cesta mezi doktory

V podstatě celý profesní život jsem strávil tepelným zpracováním kovů, ať již v podobě výzkumné činnosti v rámci ZEZ Praha před rokem 1989, nebo praktickou aplikací těchto metod. Nejdříve v naší privátní firmě HT-PROGRES, později pod hlavičkou Bodycote. Na doktory nebyl nikdy čas. Tato profese byla pro mne velmi vzdálená, a pokud jsme byli někdy nuceni se již setkat, tak jedině proto, aby moje tělesná schránka chátrala pomaleji.

V loňském roce, díky panu Šlechtovi a firmě Galvamet, jsem byl jmenován do vědecké rady klastru Czechimplant. Co to je?

Základní strategií klastru CZECHIMPLANT je podpora rozvoje významného medicínského oboru a vytváření co nejlepších podmínek pro spolupráci jeho členů. Stěžejním záměrem klastru je zejména spolupráce členů klastru v oblasti výzkumu, vývoje a zavádění výsledků výzkumné a vývojové činnosti do praxe včetně spolupráce v náročné legislativní oblasti pro zdravotnické prostředky. Intenzivní vzájemná spolupráce, podpora a sdílení zkušeností může přinést inovativní výsledky a unikátnost v daném oboru s vysokým potencionálem jejich uplatnitelnosti zejména na zahraničních trzích.

Dalším zaměřením klastru je efektivní využívání všech vhodných nástrojů podpory činnosti svých členů, jako jsou dotační programy pro výzkum a vývoj, projekty ekonomické diplomacie na podporu členských firem při pronikání na nové trhy, podpora marketingových aktivit klastru, rozvoj mezinárodní spolupráce včetně spolupráce se zahraničními klastry, programy regionálního charakteru a další.

A jak s tím souvisí moje profese? Zdánlivě málo, ve skutečnosti ale velmi. Když vynechám vše, co je mimo můj obor, tedy různé bio materiály, léky, nano materiály apod, pak dnešní medicína je stále více a více vázána na kvalitní inženýring při výrobě různých implantátů a tělesných náhrad, a tedy na multioborovou spolupráci mezi lékaři a inženýry. To je dnes ještě násobeno příchodem aditivních technologií a 3D tisku, kdy lékař přednese svoje přání ve formě dat sejmutých pomocí CT (Computed Tomography) nebo MRI (Magnetic Resonance Image). Další roli ale pak musí převzít odborníci specializovaní na datové modely, na AM technologie, na materiálové inženýrství a v neposlední řadě na tepelné zpracování.

Z dodaných dat se musí nejdříve vytvořit tzv. STL soubor, tedy soubor dat, kterým rozumí 3D tiskárna, a následně pak vytisknout 3D model. Obvykle nejdříve z plastu. Ten pak slouží lékařům k ověření, zdali model vyhovuje pacientovi.

Teprve pak se data upraví na pro pacienta akceptovatelnou verzi a konečně se může tisknout finální implantát. Tedy kus, který bude zabudován do lidského organismu. Volba materiálu je další vědní disciplína. Jednak tento materiál musí být bio-kompatibilní, jednak musí existovat v práškové formě. Obvykle se jedná o slitiny titanu (např. Ti6Al4V), o slitiny CoCr nebo o korozivzdorné oceli.

Tím to ale nekončí. I kloubní náhrada musí projít procesem tepelného zpracování. Jednak proto, aby materiál po 3D tisku získal potřebnou homogenitu, optimální strukturu, jednak proto aby měl odpovídající mechanické, především únavové vlastnosti. Málokdo z nás by chtěl takovouto náročnou operaci opakovat jen proto, že kovová náhrada se mu zlomí. Zde je tedy i význam role materiálového inženýrství, a tedy i tepelného zpracování.

Je zde i velká odpovědnost. Vše se vyrábí na zakázku, vždy jen jeden originální kus, a vždy v přísně řízeném timingu, protože pacient má již operaci naplánovanou, anebo v případě urgentní medicíny, není času více, protože to ohrožuje pacientův život. V tom prvním případě se to musí stihnout např. do 1 měsíce, v tom druhém pak třeba do týdne, a na první pokus.

První setkání Czechimplantu nad touto problematikou proběhlo již v květnu, on-line, a bylo zaměřeno na téma Propojení průmyslové, výzkumné a lékařské sféry v medicinském 3D tisku. Druhé pak tento týden, ve středu 23. července již za fyzické účasti členů klastru.

A jaký je výsledek? Kromě osobních kontaktů se členy klastru a špičkovými odborníky bylo pro mne největším přínosem setkání s panem Čejkou z firmy ProSpon a naše diskuze na téma Center of Excellence for Medical Aplications.  A jak by to mohlo vypadat? Je to sice jen moje vize, ale co kdyby …

Obr.č. 1 – Představa o vybavení AM centra pro lékařské aplikace

Obr.č.2 – Představa o datové struktuře a propojení nemocnic s AM centrem

Obr.č.3 – Vliv technologie HIP na zkrácení času 3D tisku (zdroj Quintus Technologies, přednáška James Shipley, Asociace pro teplené zpracování, Praha, 2019)

Obr.č. 4 – Vliv technologie HIP na zkrácení času tepelného zpracování v zařízení Quintus (zdroj Quintus Technologies, přednáška James Shipley, Asociace pro teplené zpracování, Praha, 2019)

Zbývá již jen poslední problém. Data mezi nemocnicemi a Centrem lze přenášet přes 5D sítě. Jak ale přenášet vlastní implantáty? I to má svoje řešením, snad ještě dnes raději říkat – vizi.

Obr.č. 5 – Vize nebo science fiction? Přeprava drony…

A jaká je cena za tuto vizi? Odhadem 5 až 6 milionů EUR. Je to moc? Např. v roce 2018 cena za zdravotní péči v CZ se pohybovala v částce 430 miliard korun, tj.17 miliard EUR. Tedy Center of Excellence for Medical Applications by znamenalo jednorázové investiční výdaje ve výši 0,0348% zdravotnického rozpočtu a jeho udržovací náklady by byly polovinou této částky.

Dává to smysl? Zcela jistě že ano, pokud přemýšlíme o pacientovi. Rovněž pokud myslíme na koncentraci výrobních kapacit a jejich ekonomické využití, nezbývá než říci rovněž ano.

A pokud myslíme na transfer nenovějších poznatků vědy a výzkumu do klinické praxe?  Právě takovéto centrální pracoviště by mohlo rychle reagovat na budoucí změny. Už proto, že bude nositelem mezinárodně uznávaných certifikátů jako je MedAccred, a v tom případě i validace nových procesů bude podstatně rychlejší a pružnější.

28. června 2021

Jiří Stanislav