PORT

Záznam chatu ze středy 9. června 2010

Katka, Olomouc: „Zaujaly mne exoskeletony. U nás se také staví podobné, jaké má americká armáda, nebo jen ty lékařsky rehabilitační? A jak jsme v tom daleko? Už je skutečně vyzkoušel nějaký pacient?“

Ing. Jiří Krejsa, PhD, ÚT AV ČR: „Pokud vím, vývojem exoskeletonů se u nás zabývá několik pracovišť, ale žádné se dosud k výsledkům americké armády nepřiblížilo (důvod je zřejmý – finance). Určitě se zatím nikdo nezabývá exoskeletony astronautky Rippleyoové z filmu Vetřelci. Tam šlo o struktury ovládané nervovými buňkami přímo z mozku člověka. My konkrétně jsme zatím ve stádiu testování snímačů, pohonů a řídících algoritmů, takže na pacienty dosud nedošlo. Ale už se na to těšíme :-)“

Lenka, Praha 8: „Dobrý den, když budeme postupně nahrazovat jednotlivé části člověka, kdy nastane okamžik, že přestane být člověkem a stane se kyborgem?“

prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc.: „Abychom používali pojem kyborg ve správném významu uvádíme Vymezení z Wikipedie: „Kyborb je složenina slov kybernetický organismus, nebo též kyberneticky řízený organismus. Představuje syntézu organických a mechanických částí. Mechanické součástky jsou obvykle nesnímatelné a jejich montáž nebo demontáž se provádí formou chirurgického zákroku. U kyborga je tedy vždy přítomna biologická (organická) část i mechanická část. „Klasičtí“ kyborgové, u nichž elektronické či mechanické součástky tvoří jejich významnou část, se vyskytují pouze ve sci-fi. Ovšem technicky je kyborgem i člověk s endoprotézou, naslouchátkem nebo srdečním stimulátorem. Experimentální kybernetické protézy již existují, ale především jejich hmatové možnosti jsou výrazně horší než schopnosti přirozených končetin.“ Takže kyborgy v pojetí biotickém a biomechanickém se zabýváme i na našem pracovišti. Jeho posláním však není nahrazovat jednotlivé části těla, abychom přestali býti lidmi a stali jsme se kyborgy (jak se zmiňujete ve své otázce). Právě naopak bionické, biomechanické a biomechatronické prvky se do člověka implantují nebo k němu připojují hlavně proto, aby zůstal plně funkčním člověkem. Tedy kyborg ve smyslu zachování životaschopnosti lidí a důstojnosti jejich žití. „Mechanické a zmechanizované lidi“ ponechme sci-fi oblasti.“

Jana, Ostrava: „Dobrý den, jaké další experimenty provádíte ve své specializované laboratoři? Jsou to jen pokusy na tkáních, nebo i na neživých předmětech? P.S. To bylo hovězí nebo vepřové, co jsme viděli v příspěvku?“

prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc.: „My jsme Ústavem mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky. V souladu s tímto názvem máme i různé laboratoře. V laboratoři mechatroniky se zabýváme experimenty z oblasti mechatronických výrobků (manipulátory, roboti, „chytrá vozítka“. V laboratoři dynamiky experimentujeme při řešení např. pevnosti a kmitání lopatek turbín (Temelín, Malešice), máme experimentální zařízení na zjišťování mechanických vlastnosti kovových, nekovových a biologických materiálů (materiály šlach, kostí, tepen apod.). Přímo na Ústavu je pracoviště firmy Hottinger, které zajišťuje měřicí prvky pro dynamická měření, odporovou tenzometrii, určování zbytkových napětí atd.“

Irena, Zvíkov: „Opravdu doážete spočítat rozložení sil působících na jednotlivé části kloubů? Jak ověřujete správnost svých výpočtů?“

Prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. a Ing. Vladimír Fuis, Ph.D.: „Opravdu dokážeme. A nejen silová působení v jednotlivých částech kloubů (kyčelních, kolenních, loketních), ale i v přilehlých kostech (stehenní a pánevní). Jsme schopni určit tlaky mezi hlavicí kyčelního kloubu a jamkou pánevní kosti, z nichž pak lze usuzovat na jejich opotřebení. Zcela obdobně stanovuje namáhám v cévách, v jejich spojích s umělými cévními náhradami, sily ve stentech, v aneuryzmatech, ve spodní čelisti, v zubních implantátech, ve fixátorech bederní páteře atd. Vše se realizuje v rámci výpočtového modelování, pro které máme k dispozici numerické metody mechaniky kontinua (metody konečných prvků). Ta by však byla „mrtvým prostředkem“ pokud není „oživena“ uměním modelovat biomechanických inženýrů a pokud bychom neměli informace o materiálových a mechanických vlastnostech nejen implantátů ale i příslušných lidských tkání (svalových, kostních, zubních, tepenních, šlach, úponů atd.). Ověřování správnosti výsledků výpočtového modelování je „slabým článkem“ řešení biomechanických problémů, protože na člověku nelze realizovat potřebné technické experimenty. Důležitá jsou proto klinická pozorování lékařů, kteří nám průběžně podávají informace. Druhou cestou ke zvýšení věrohodnosti výsledků modelování je průběžná kontrola správnosti výsledků řešení v jeho jednotlivých krocích (existují určitá kritéria, která tuto správnost umožňují posuzovat).“

Honza z Černošic: „Dobrý den, jak se vám spolupracuje s lékaři? Rozumíte si, i když jste každý z jiného - a dost odlišného - oboru?“

prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc.: „Máte pravdu mezi lékaři a inženýry (zde biomechaniky) je z běžného pohledu dosti podstatná oborová odlišnost. Klasičtí inženýři se zabývají problematikou strojů (návrhy, rekonstrukce, provoz, likvidace), které jsou neživými technickými objekty, zatímco předmětem zájmu lékařů jsou většinou živí lidé. Ovšem živý člověk i neživý technický objekt mají mnoho věcí společných. Lidé i objekty jsou soustavami, které mají struktury, tj. skládají se z prvků (strojní součásti, orgány), které jsou spolu spojovány (kardanův spoj, klouby), lidé i objekty mají určité vlastnosti, určitým způsobem se projevují, mají svá chování, etapy technického i lidského života, pro oboje jsou vlastní poruchy (onemocnění), mají své konce. Takže těch společných věcí je mnoho. Nejdůležitější pro porozumění je však snaha něco společně vyřešit. Ilustrací může být biomechanika velkých kloubů. Lékaři hledali způsoby, zda je možno nefunkční klouby něčím nahradit. A inženýři-biomechanici (aplikují poznatky z inženýrské mechaniky na lidský organizmus) přišli s návrhy umělých lidských kloubů (z počátku ne moc dokonalých ale postupně se k dokonalosti blížích – mnoho problému však stále zůstává). Takže s většinou lékařů z mnoha našich nemocnic se nám spolupracuje výborně. My jim zdarma prodáváme naše nápady a oni zase přicházejí s různým klinickými problémy, které se pak u nás řeší. Vše probíhá nezištně a bezplatně.“

Jindřich Hovorka: „zdravím Vás, chtěl bych se zeptat na životnost kloubních náhrad a možnost plného zatížení v podobě třeba sportu. Je mi 46 a mám artrozu 3.-4. stupně. Samozřemě omezenou pohyblivost, dřep je pro mě nepředstavitelná činnost a při lyžování bych bez řádné dávky brufenu nevydržel.“

Prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. a Ing. Vladimír Fuis, Ph.D.: „Kloubní náhrady jsou okamžitým řešením patologického stavu příslušného kloubu nikoli však konečným, protože mají určitou životnost. Vy ovšem neuvádíte, o který kloub se zajímáte. Zda kyčelní nebo kolenní. Totální náhrady kyčelních kloubů vykazují v současnosti delší životnost než náhrady kloubu kolenního. Kyčelní kloub je jednodušší než kolenní, má delší období svého vývoje a je konstrukčně propracovanější. Životnost je veličinou pravděpodobnostní, takže ji nelze charakterizovat jedním číslem. Obvykle se uvádí, že pravděpodobnost životnosti totální náhrady kyčelního kloubu je kolem 15 let. Jsou však případy, kdy selže po 10 letech (někdy i dříve) a někomu “vydrží“ i let 25. U kolenního kloubu, který je složitější, jsou životnosti kratší. Ptáte se zda je možné plné zatížení v podobě sportu. Závodního, rekreačního? Faktorem, který ovlivňuje životnost totálních endoprotéz je velikost otěru, který vzniká třením styčných ploch. Otěr (kovový nebo polyetylenový), záleží na typu endoprotézy narušuje okolní kostní tkáně a dochází k možnému uvolnění endoprotézy. Otěr je tím větší, čím je kloub více zatížen, čím větší rozsah pohybu se vykonává a jak dlouho ho zatěžujete. K „totálce“ je nutno se chovat ohleduplně. Takže ani na jednu Vaši otázku nelze odpovědět jednoznačně, protože každý člověk má svá specifika ve fyziologických procesech, v topologii kosterní struktury, v kinematice pohybu, ve snášenlivosti čehokoli cizího ve svém těle. A to vše ovlivňuje životnost endoprotéz.“

Karel Němeček: „Jakou kvalitu mají současné kolenní náhrady co se týká trvanlivosti, slyšel jsem, že současné kloubní náhrady mají životnost 10-15 let a proto se doporučují lidem až po šedesátce?“

Prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. a Ing. Vladimír Fuis, Ph.D.: „Váš odhad životnosti totální endoprotézy kolenního kloubu je správný, pro někoho však nahodnocený. Záleží totiž na individuálních vlastnostech člověka, zejména však na jeho vztah k endoprotézy, zda se k ní chová šetrně (žádné klekání, dřepy, skákání). Faktorem limitujícím životnost je převážně otěr dvou stýkajících se protikusů endoprotézy. Otěr, ať již kovový nebo polyetylénový (z těchto materiálů jsou vytvořeny protikusy) narušují okolní kostní tkáně s následným uvolněním endoprotézy. Otěr je tím větší, čím je kloub více zatížen, čím větší rozsah pohybu se vykonává a jak dlouho ho zatěžujete. Tvrzení, že se kyčelní endoprotézy doporučují lidem až po šedesátce potřebuje vysvětlení. Operuje se tehdy, když to patologie kolena vyžaduje, tedy i po třicítce. Po selhání „totálky se provádí její reoperace. Vzhledem k omezeným životnostem totálních endoprotéz všech velkých kloubů se v současnosti uplatňuje trend operovat co nejpozději (samozřejmě ve vztahu k prognostikovanému internímu stavu pacienta, k jeho bolestem atd.) ale právě včas. Pokud „zabírá“ medikamentózní léčba (při artrózách do třetího stupně) v podobě užívání léků, např. Atrodar, Proenzi 3 K, chondrosulf, Geladrink Forte (léků, které obsahují glykosamin sulfát a chondroitin sulfát, je to vhodné využít. Není to snadné jednoduché rozhodování pro pacienta i pro ortopeda.“

Petr Praha: „Jaké endoprotézy jsou vhodné pro kolenní kouby? A jak dlouho asi vydrží? Liší se vhodnost např. stářím pacienta? Děkuji za odpověď.“

Prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. a Ing. Vladimír Fuis, Ph.D.: „Endoprotézy velkých kloubů svou strukturou, tvarem a velikostí, by se měly co nejvíce blížit konkrétnímu kloubu. Proto i kolenní endoprotéza „kopíruje“ prvky a tvar kolenního kloubu. Takže neexistují strukturně různé kolenní endoprotézy. Vhodné jsou ty, co se prodávají, vzájemně se odlišují je druhy materiálů (kov, keramika, vysokomolekulární polyethylen) svých komponent. Na životnost kolenních endoprotéz se odpovídalo již v předchozích dotazech. Optimistická odpověď by byla více než 15 let. Nejsou rozdíly v endoprotézách pro mladší pacienty a pro seniory.“

Zbyněk, Praha 6: „Dobrý den, v reportáži bylo zmíněno, že se na řešení některých uvedených problémů podílel Ústav termomechaniky AV ČR, ale žádný z řečníků neměl v titulku tuto instituci napsanou. Výsledky ukázané v reportáži byly vytvořeny na Ústavu termomechaniky AV ČR nebo na Ustavu mechaniky těles, VUT v Brně?“

Prof. Ing. Přemysl Janíček, DrSc. a Ing. Vladimír Fuis, Ph.D.: „Dobrý den, z Vaší otázky vyplývá, že jste velmi pozorně sledoval reportáž. Máte pravdu, že v titulcích některých řečníků (Ing. Fuis, Ing. Krejsa a Ing. Návrat) mělo být uvedeno - Ústav Termomechaniky AV ČR v.v.i. - pobočka Brno, což je chyba, za kterou jsou zodpovědni tvůrců pořadu. Kdybychom pořad měli možnost vidět v předstihu, na chybu bychom tvůrce upozornili, ale bohužel se tomu tak nestalo.“