3D nyomtatás és csontcement alapú cranioplastica mérése mechanikai szempontból

A cranioplastica egy olyan sebészi eljárás, amely során helyreállítják a koponyán keletkezett defektust. A modern orvostudományt a beteg specifikus eljárások térhódítása jellemzi, ennek egyik formája a 3D nyomtatók alkalmazása. Az általunk alkalmazott módszer során ezt a technológiát használjuk a geometriailag megfelelő pótlások elkészítéséhez. Kutatásunk alapgondolata, hogy az implantátumok beültetés után azonos mechanikai hatásoknak vannak kitéve, mint az ép koponya, így ezeknek az implantátumoknak nemcsak esztétikai és biokompatibilitási, hanem teherbírási szempontból is meg kell felelniük. Vizsgálatunk ennek mérését tűzte ki célul. 10 macerált calvarian dolgoztunk. Elméletünk alapja, hogy a koponyák szimmetrikusak. Ebből kifolyólag, ha az egyik oldalon készítünk egy defektust, és a másik oldal tükrözésével előállítunk egy pótlást, akkor a két oldalt külön-külön mechanikai hatásnak kitéve mérni tudjuk az ép és a pótolt koponya felek teherbíró képességét, ezek alapján pedig összehasonlíthatjuk az azonos koponyák ép és pótolt felének adatait. A vizsgálat során a nyomtatáshoz MED 610 fényre keményedő műgyantát, az öntőforma elkészítéséhez RTV 245 kétkomponensű szilikont használtunk, a végleges pótláshoz pedig polimetil-metakrilát (PMMA) alapú Cemfix 3 csontcementet. Első lépésként létrehoztuk a defektusokat, majd CT felvételt készítettünk, amik alapján erre a célra tervezett számítógépes szoftverrel (Mimics Innovation Suite) megalkottuk a koponyák 3D modelljét, majd megszerkesztettük a pótlást. A pótlások nyomtatása után a szilikon öntőformákat gyártottuk le, amelyekbe később csontcementet öntve elkészültek a végleges implantátumok. A mechanikai teherbírás vizsgálatokat egy Instron 8874 típusú biomechanikai anyagvizsgáló berendezéssel végeztük el. A tönkremenetelhez szükséges erők a koponyák különbözősége miatt elég nagy változatosságot mutattak mind a pótlással rendelkező, mind a pótlás nélküli modelleken. Pótlással átlagban 1585,6 N-t 57,5%- os szórással; pótlás nélkül 2785,7 N-t kaptunk 69,35%-os szórás mellett. Ezek alapján a pótolt és ép koponyák teherbírásának aránya 2,97-nek adódott. A vastagságot is figyelembe véve ez az érték 2,64-re módosult, a szórás csökkenése mellett. A törés gyakorlatilag minden esetben a pótláson következett be. A pótlással történt mérés során az átlagos teherbírás több mint 150 kg-nak, a legkisebb érték 38,58 kgnyi behatásnak felel meg, amely a mindennapi tevékenység során a koponyát érő terheléseknél kevesebb. Az eredmények alapján jelentős erőbehatás esetén a pótlások törése megakadályozza a koponya törését, amely jóval veszélyesebb sérüléssel járna.

Állatkísérleti modell kidolgozása rácsos mikroszerkezetű titán implantátumok értékelésére

A csontszövet az emberi szervezet egyetlen olyan szövete, mely teljes regenerációra képes, a sérü- lések gyógyulását azonban számos tényező befolyásolhatja. A csontdefektusok pótlására már szá- mos mesterségesen előállított, nemfémes és fémes anyagot is kipróbáltak. A beültetésre használt fémekkel kapcsolatban hatalmas fejlődés tapasztalható, a titán és tantál kiemelkedő jelentőségűvé vált. Ezekkel az anyagokkal kapcsolatban számos kísérleti állaton próbáltak és próbálnak tapasztalatokat szerezni. A modellállatok kiválasztásánál a legkülönbözőbb szempontok jönnek szóba, a mozgásszervi sebészet is számos modellállatot használt az elmúlt évtizedekben. Az állatfajok széles spektruma a kutatások különböző mértékű előrehaladottságával csak részben magyarázható. Az állatkísérletek során különböző rácstípusú fémek viselkedését vizsgálták és vizsgálják abból a szempontból, hogy a csontszövet melyikbe tud eredményesebben belenőni különféle paraméterek tükrében. A különböző fémekből, fémötvözetekből készült implantátumok előállítási módjaként teret nyert a 3D nyomtatás, ennek gyors fejlődése és terjedése fogja lehetővé tenni, hogy custommade módon és megfizethető áron, kivárható időintervallumban álljanak rendelkezésünkre a szükséges pótlások, speciális implantátumok.

3D nyomtatás alapú cranioplasztika szilikon öntészeti módszerek és csontcement alkalmazásával

A koponyacsont veleszületett, vagy szerzett hiányainak pótlása az intracraniális tér különleges fizikai és élettani viszonyai miatt rendkívül fontos. Nem hanyagolható el a műtét esztétikai hatása sem. Az intézetünkben kidolgozott cranioplasztikai eljárás folyamán, a koponyáról készült vékony réteg CT felvételek 3D rekonstrukciója során az ép oldalt szoftveresen a sérült régióra tükrözzük, majd az átfedő pontokat kivonjuk egymásból. Így előállítható a defektus pótlására alkalmas alak-és méretpontos 3D modell. A sérült koponyarészletet kinyomtatva a pótlás pontos illeszkedése könnyen ellenőrizhető, probléma esetén a modell módosítható. A végleges modellről sterilizálható szilikon öntőmintát készítünk, melynek felhasználásával műtét közben a megfelelő pótlás poly(methyl methacrylate) (PMMA) alapú csontcementből steril körülmények között kiönthető és beültethető. 2013-tól 2020-ig a Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Karának Idegsebészeti Tanszékével és a Magyar Honvédség Egészségügyi Központ Honvédkórház Idegsebészeti Osztályával együttműködve 51 esetben készítettünk ezzel a módszerrel cranioplasztika öntőformát. Műtéttechnikai probléma nem volt. 2 beteg esetében 3 pótlást érintően lépett fel szeptikus, a bemutatott implantátum-előállító eljárástól független szövődmény, emiatt a pótlások eltávolítására kényszerültünk. Véleményünk szerint a 3D nyomtatási technológiával előállított szilikon öntőformában, csontcementből készülő egyedi implantátumok igen jó eredménnyel alkalmazhatóak a koponya csontos hiányainak pótlására.

Fém implantátumok okozta CT műtermékek csökkentése

A Debreceni Egyetem Ortopédiai Tanszékének Biomechanikai Laboratóriuma rendszeresen állít elő személyre szabott mozgásszervi implantátumokhoz kiegészítő célzókat, öntőformákat, valamint a célok között szerepel a 3D nyomtató segítségével előállított titán implantátumok gyártása is. Ehhez a beteg jó minőségű CT felvétele alapján számítógépes programokkal létrehozott voxelekből felépülő adatokra van szükség. Ezen betegek egy része már jelenleg is rendelkezik valamilyen implantátummal, amelyet az új személyre szabott implantátummal terveznek helyettesíteni. A hagyományos CT felvételeken a különböző struktúrák eltérő denzitás értékei miatt fiziológiás esetben is megfigyelhetőek műtermékek, amelyek akár a diagnózis felállítását is lehetetlenné tehetik. Különösen igaz ez abban az esetben ha a páciens valamilyen fém implantátumot hordoz a testében, legyen az csípő-, térd-vagy adott esetben fogászati implantátum. A kutatócsoportunk munkája szempontjából azonban nem elég biztos diagnózishoz elégséges szintre redukálni a műtermékeket, mert a csontok pontos háromdimenziós rekonstrukciójához szinte műtermék mentes CT felvételekre van szükségünk. Kísérletünk célja egy olyan CT-leképezési módszer kidolgozása volt, amely révén a fém artefaktumok mennyisége nem csak lecsökken, de összességében véve el is tűnik. Irodalmi adatok arra utaltak, hogy a leképezés axiális síkjának módosításakor a fém műtermékek eloszlása módosul, így a korábban értékelhetetlen területek feltisztulnak. Hipotézisünk vizsgálatára csontos marhalábszárból és medencéből álló rendszerbe beültetett csípőízületi protézissel készítettünk fantomot, amelyet CT készülékkel axiális, szagittális és köztes szögpozíciókban leképeztünk. Továbbá felvételeket készítettünk a fantomról implantátum nélkül is valamint szoftveres artefaktum csökkentő programmal (MAR) is igyekeztünk a képeket javítani. Eredményeink azt mutatják, hogy sikerült egy olyan módszer és ajánlás kidolgozása, amellyel lényegesen csökkenthető a fém implantátumok által okozott műtermék mértéke.

Scoliosis klasszifikáció szemléltetése 3D nyomtatással előállított modellgyűjteménnyel

A 3D nyomtatás az új digitális technológiákhoz tartozik, de ma már rengeteg felhasználási területe létezik. Felhasználási területei között a mozgásszervi sebészetben is fontos, hogy a módszer az egyedi igényeket is ki tudja szolgálni. A módszer ezen előnyét kihasználva munkánk során Lawrence Lenke által kidolgozott scoliosis klasszifikáció 3D nyomtatással való modellezését tűztük ki célul. A modellgyűjtemény létrehozása a Pécsi Tudományegyetemen üzemelő EOS röntgenberendezéssel (EOS Imaging, Párizs, Franciaország) készült 3D csigolya- és medencemodellek adatain alapult. A berendezés saját szoftverével (SterEOS programcsomag) exportált adatokat a 3-matic Medical (Materialise, Leuven, Belgium) segítségével feldolgozva az Inventor Professional (Autodesk, San Rafael, USA) rendszerrel történt a porckorongok szerkesztése, majd ismét a 3-matic képességeit kihasználva készült el a 3D nyomtatáshoz szükséges fájlformátum. A folyamat utolsó lépése a modellek nyomtatása és egy fali tartóban való összerendezése volt. A Lenke-féle scoliosis klasszifikáció kézzel fogható modellekből álló gyűjteménye mind a kezelőorvosok, mind az orvostanhallgatók, mind a betegek számára rendkívül hasznos és hiánypótló is egyben. Kiemelt jelentőségét látjuk a gerincferdülés, mint térbeli elváltozás megértése szempontjából. A jövőben további elváltozás klasszifikációk 3D nyomtatással előállított modellgyűjteményének a létrehozását is tervezzük, így pl. a Paprosky által, csípőprotézis revíziót igénylő vápa defektusos esetek klas - szifikációs rendszerének kivitelezését.

Gerincalak és izomaktivitás együttes változása törzserő-tesztek során fiatal kosárlabdázók körében

A mindennapi és a sportéletben egyaránt fontos a törzsizmok és más testtartásért felelős izmok megerősítése és egyensúlyának biztosítása. A testtartás izmainak tesztelésére jól alkalmazható a plank-teszt, mely a fekvőtámaszhoz hasonló, csak hajlított alkartámaszban kezdődik és ennek a helyzetnek az egy percig történő megtartása. Előnye, hogy könnyen elvégezhető és nem igényel eszközt, ugyanakkor a teszt kiértékelése leggyakrabban csak szubjektíven, szemrevételezéssel történik. Ezért kialakítottunk egy új mérési protokollt a gerinc alakjának és az izomaktivitás változásának egyidőben való követésére. A protokoll tesztelésére 11 fiú kosárlabdázó (13-17 év) részvételével végeztünk méréseket; a feladat egy percig tartó plank-teszt volt. A gerinc alakját tövisnyúlványokra helyezett jelölők optikai követésével állapítottuk meg, melyből a gerincgörbületi szögek (kyphosis és lordosis) számíthatók minden időpontra. Felületi elektromiográfiával mértük 11 izom aktivitását; a medián frekvencia csökkenésének számításá- val megállapítottuk az izomfáradás mértékét. A gerincszögek változása a gyakorlat első és utolsó 10 másodperce között minden esetben a kyphosis (jellemzően nagymértékű) növekedését mutatta; a lordosis vagy kismértékben csökkent, vagy nagymértékben nőtt. Ez azt mutatja, hogy a plank-teszt során az egyes résztvevők különböző módokon fáradnak el, melyek indikálhatják különböző stabilizáló izmok gyengeségét. Az EMG medián frekvenciája a gyakorlat során jellemzően vagy közel állandó, vagy egyenletesen csökkenő volt a vizsgált izmokban (szignifikánsan fáradt a m. gluteus maximus, az erector spinae iliocostalis, a rectus abdominis longus és az obliquus externus abdominis), ám néhány izom mutatott hullámzó aktivitást is. Szignifikáns korrelációt a m. rectus femoris fáradása és a gerincgörbületek növekedése között találtunk. További kutatási lehetőséget ad a protokoll elvégzése homogén életkorú, különböző sportot űző csoportok részvételével.

Tranexamic acid in primary total knee arthroplasty: ideal route of administration

Background & Study Aims: Consensus is lacking regarding the optimal route and dose of administration of Tranexamic acid (TXA) so this study was conducted to compare the efficacy and safety of topical, oral and intravenous routes (iv) of TXA with routine hemostasis alone in patients undergoing primary total knee arthroplasty (TKA). Materials and methods: A prospective randomized trial was conducted in patients undergoing primary TKA. Patients were divided into four groups of 50 each; group 1 received intraarticular TXA, group 2 received oral TXA three hours before surgery, group 3 received IV TXA just before tourniquet release and group 4 did not receive TXA. Post-operative drain volume (PODV), fall in haemoglobin (Hb) level and the required amount of blood transfusion were evaluated. Results: PODV and drop in Hb level respectively were (158±90 ml and 1±0.5 g/dl) in group 1, (328±149 ml and 1.7±0.7 g/dl) in group 2, (311±151 ml and 2.1±1 g/dl) in group 3 and (589±115 ml and 3.2±1.2 g/dl) in group 4. The difference in drain volume between all groups was statistically significant except between groups 2 and 3. Transfusion requirements were significantly greater in group 4 (p< 0.001). Conclusions: Intra-articular, oral and IV TXA were observed to be safe strategies and more effective than tamponade effect alone to reduce drain volume and transfusion requirements after TKA. Additionally, intra-articular TXA was better than oral or IV TXA with respect to drain volume and post-op drop in Hb

Prospects in innovative manufacturing technology of UHMWPE for prostheses and comparison with medical grade UHMWPE

Due to its properties like high load-bearing capacity, biocompatibility, excellent abrasion resistance and strength, ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is widely used as a bearing material in the field of joint prostheses. Currently, UHMWPE is produced by compression molding, ram extrusion or sintering, followed by post-processing techniques, such as milling or machining to finalize the prosthesis geometry and to achieve the final tolerances. With post-processing techniques we are wasting a high cost material, energy and time. In this paper, we collected manufacturing technologies that has have the potential to be used for creating prosthesis with one step production, minimalize material loss and with a view to providing customized manufacturing capabilities. We compared three technologies: (i) ram extrusion (currently used technology for joint prosthesis), (ii) FDM printing and (iii) injection molding. In addition to the feasibility, we focus on the investigation of mechanical properties. Three tests were performed on the manufactured specimens: hardness measurement, tensile test and scanning electron microscope (SEM) to compare the finished parts produced by the different processing technologies.

Does pes planus influence standing balance in elementary school-age children?

Purpose: No any research in literature was found to investigate the effect of pes planus on standing balance in school-aged children. Any kind of change in the arches (height, flexibility) may increase the possibility of a change in standing balance. The aim of present study is to determine the influence of pes planus on the standing balance of school-aged children based on independent time-distance and frequency based parameters. Materials and Methods: Subjects included 177 children (105 neutral and 72 with pes planus). The parameters were determined from the motion of the centre of pressure (COP) on a platform equipped with pressure gauge sensors, on which the subjects were standing for 60 seconds with both feet and open eyes. Results: When comparing the neutral and pes planus groups, none of the 17 time-distance and frequency based parameters showed any significant difference (p≥0.169). Conclusion: The results show that pes planus does not affect significantly standing balance; the differences (however not significant) between the two groups showed a poorer postural control in school-aged children with pes planus. It may be compensated by the increased ML dimension of the base of support.