Nejnovější studie napomáhá přesně porozumět problémům spojeným s výrobou, umístěním a mechanickými vlastnostmi protéz kyčelních kloubů. ESI Group, průkopník a přední světový dodavatel výrobních softwarů virtuálního prototypování pro výrobní průmysl a partner mnoha výzkumných projektů v biomedicínském sektoru, oznámil výsledky technických studií nedávno vypracovaných v Paříži. Tyto studie, prováděné ve spolupráci s výrobcem hip protéz, významně přispěly k lepšímu porozumění problémům týkajícím se výroby, umístění a mechanických vlastností protéz v podmínkách in vivo. Tyto studie jasně dokládají potenciál numerické simulace ve zdravotnickém sektoru. Počet operací kyčelního kloubu roste Implantace totální protézy kyčelního kloubu je v současnosti jednou z pěti top operací v ortopedické chirurgii a podle statistiky francouzské Agentury pro nemocniční informační technologie (ATIH) počet těchto chirurgických výkonů stále roste. U pacientů, jako jsou atleti, kteří potřebují tyto operace ve stále nižším věku, a rovněž kvůli neustále se prodlužující délce života musí protézy také déle vydržet. Z těchto požadavků na delší životnost protéz a na jejich pohodlnost vyplývají i nové výzvy, a to nejen pro lékaře, ale také pro výrobce protéz. Pro výrobce protéz je zásadní testování nových materiálů (včetně keramiky a kovových slitin). Při návrhu protézy berou její výrobci v úvahu různé problémy související s jejím rozbitím, opotřebením a hlukem. Na druhé straně se lékaři snaží zmírnit možné důsledky vzniku mikroskopické štěrbiny u protézy mezi hlavicí stehenní kosti a kloubní jamkou, ve které je vložena. Tato štěrbina může při každodenním používání přinést mikroskopické následky a předčasné opotřebení protézy. Studie ESI Group Bezmála celý rok týmy inženýrů společnosti ESI Group pracovaly na studii, která by pomohla lékařům a výrobcům lépe porozumět příčinám protetických selhání a funkčních poruch. První studie se zaměřila na simulaci kinematiky a různých napětí působících na kyčelní protézu. Cílem zde bylo objasnit změny, ke kterým dochází v případech extrémní zátěže při náhodných úrazech. Týmy inženýrů využily integrovanou platformu CAE společnosti ESI Group – Visual-Environment – pro vystavění modelů na základě geometrie a popisu materiálů, které získaly od výrobce. Následně se tyto modely přenesly do Virtual Performance Solution, kde se mohly dále zkoumat nárazy odpovídající tlaku 9 kN během 9 ms, což odpovídá vážnému šoku, jako je pád ze schodů. Studie za podpory softwaru společnosti ESI Group umožnila lékařům a výrobcům exaktně popsat míru kinetické zátěže a kontaktní místa doprovázející oddělení kloubní jamky. Druhá studie byla provedena v zastoupení výrobce protéz, Science et médecine (SEM) se sídlem v Créteil nedaleko Paříže. Jejím cílem bylo porovnat tři odlišné návrhy modulárních protéz vyrobených ze slitin vanadia a určit, která je nejvíc rezistentní při náhodných úrazech. Přesná simulace procesu nasazování protéz pomohla výrobci přesně určit jejich budoucí umístění, stejně jako očekávané poškození struktury při provádění regulačních testů. „Pracovníci SEM běžně používají numerickou simulaci. Díky ní dosahujeme spolehlivého návrhu a zajišťujeme bezpečné používání našich zdravotnických pomůcek. Jsme vysoce vnímaví vůči vylepšení softwaru, zvláště pak co se týká dynamiky. Díky této studii a spolupráci s naším partnerem ESI Group jsme mohli lépe porozumět mechanickým vlastnostem všech testovaných typů protéz. Současný vývoj nástrojů simulace nám pomohl zvýšit spolehlivost našich výrobků včetně těch, které vyžadují montáž,“ vysvětluje Mr. Bréard, ředitel výzkumu a vývoje, Science et Médecine. Fouad El-Khaldi, ředitel průmyslové strategie a inovace ESI Group, vnímá tuto studii pro zdravotnický sektor jako součást diverzifikační strategie společnosti. Vysvětluje: „Produkty společnosti ESI již prokázaly své kvality při podpoře výroby v oblasti automobilového, energetického, leteckého a elektronického průmyslu. V současné době se i další průmyslová odvětví obrací k virtuálnímu prototypování, začínají oceňovat jeho přínos při vývoji produktů, jejich certifikaci a předvídání problémů samotné výroby. Je zřejmé, že zdravotnictví představuje další potenciální trh, protože simulace může vyřešit problémy s individuálním přizpůsobením zdravotnických pomůcek a pomůže výrobcům dodávat na trh optimální řešení přizpůsobená konkrétnímu pacientovi v kratším čase a za přijatelnou cenu.“ Společnost ESI Group překlad: Lucie Šebestová