Inovația în medicină vine de la UTCN. Un ansamblu de semiproteze revoluționare a schimbat viața unei fetițe din Tg. Jiu

Cosmin Cosma și Realizer SLM, echipa om-mașină care i-a dat șansa Flaviei să aibă o copilărie normală (FOTO: Radu Hângănuț)

„Abia putea urca pe scări. La școală avea mereu dificultăți. Acum e mai veselă, mai zâmbitoare și mai optimistă”. Așa ar putea fi rezumată în câteva cuvinte povestea de viață a Flaviei, care la doar 5 ani a trecut deja prin operații grele și suferințe pe care puțini le-am putea înțelege. Diagnosticată cu displazie congenitală de șold, Flavia a fost condamnată la o copilărie grea, însă salvarea fetiței a venit din Cluj. Cercetătorul clujean Cosmin Cosma a fost cel care, timp de aproape patru ani a muncit pentru a perfecționa fabricare implanturilor medicale din titan, iar în final a reușit să creeze un ansamblu de semiproteze speciale pentru mica pacientă, stabilind astfel și o premieră internațională: primele semi-proteze personalizate fabricate prin topire selectivă cu laser aplicate în ortopedia pediatrică.

Asemănător cu un cuptor imens, Realizer SLM este o mașinărie de 500.000 de euro care a ajuns la Universitatea Tehnică Cluj-Napoca (Departamentul Ingineria Fabricației) după accesarea unor fonduri europene. Ani buni, aceasta a fost folosită pentru teste și abia după „apariția” în peisaj a cercetătorului Cosmin Cosma ea a fost utilizată la adevărata capacitate.

Chiar dacă este inginer, Cosmin a văzut tot timpul potențialul pe care tehnica îl are în rezolvarea problemelor de ordin medical. Așa a ajuns să programeze sistemul Realizer SLM, o mașinărie care, în limbaj profan, poate crea orice piesă și obiect pe baza unor schițe 3D, folosind metale (ex: titan) . Astfel, fie că dorești să faci un ceainic, un întreg mecanism sau o proteză medicală, aparatul poate rezolva problema în aproximativ 24 de ore, atât cât durează procesul de fabricare.

În baza unor schițe 3D, Realizer SLM poate realiza orice obiect folosind metale precum titanul (FOTO: Radu Hângănuț)

Echipamentul Realizer are și aplicații medicale, în măsura în care utilizatorii știu să îi exploateze potențialul. Cosmin nu a găsit aparatul cu vreo carte de instrucțiuni, dar determinarea lui l-a ajutat ca, după zeci de teste, să dezvolte piese cu o precizie de ceas elvețian. Testele elaborate i-au arătat că sistemul Realizer poate chiar să schimbe vieți.

În urmă cu trei ani, de o schimbare în viață avea nevoie și Flavia Fieraru. Ea s-a născut cu displazie congenitală de șold. Practic, fetiței originară din Târgu-Jiu îi lipsea întregul șold stâng, iar diferența de lungime a celor două membre inferioare era de aproximativ 5 centimetri. În primii ani din viață, Flavia făcuse deja trei operații, însă problemele au persistat. Varianta posibilă în acel moment era o proteză clasică, însă această măsură ar fi presupus ca până la vârsta de 18 ani, când teoretic se încheie procesul de creștere, fetița să aibă mai multe operații de înlocuire a protezei, care să compenseze astfel cu creșterea oaselor .

Flavia Fieraru are 6 ani și este dintr-o localitate de lângă Târgu Jiu (FOTO: arhivă personală)

„Era singura variantă disponibilă . Am căutat peste tot pe internet până am aflat că la Cluj este cineva care poate să ne ajute. Am trimis toate actele și medicul ne-a sfătuit să încercăm. Am avut încredere în el, chiar dacă era ceva exeperimental, ceva care nu se mai făcuse până atunci”, spune Alina Fieraru, mama fetiție care acum are 6 ani.

Așa a început munca pentru Cosmin Cosma. Au urmat patru ani de cercetare și muncă asiduă, timp în care Cosmin a încercat să elaboreze primele semiproteze personalizate realizate prin topire selectivă cu laser folosite în ortopedia pediatrică. Concret, ansamblul de semi-proteze realizate la Cluj funcționează precum un cofraj, care îmbracă femurul și urcă până la șold, formând un spațiu care, pe de-o parte susține corpul fetiței, dar pe de altă parte protejează și permite creșterea osului pe măsură ce fetița se dezvoltă.

Una dintre primele etape a fost realizarea schițelor 3D în baza cărora semiprotezele au fost realizate (FOTO: Radu Hângănuț)

„Provocarea era să facem un ansamblu de semiproteza care să respecte în totalitate anatomia osului. Odată cu trecerea anilor, displazia a degenerat devenind o boală genetică care i-a afectat cartilajul de creștere și oasele pelvisului în special cavitatea cetabulară. Afecţiunea genetică nu i-a permis bolnavei să aibă un mers normal, ci unul dureros şi dizgraţios, iar în lipsa dispozitivelor personalizate medicul chirurg se gândea să renunțe la această intervenție deschisă deoarece practic părea inaplicabilă din punct de vedere tehnic şi operator prin metodele clasice. Mai mult, diferenţa de lungime a membrelor inferioare a determinat asimetria mersului şi-o multitudine de mecanisme compensatorii. În general, persoanele adulte cu astfel de probleme păstrează mersul plantigrad, dar compensează prin circumducţie cu membrul mai lung, în timp ce copii folosesc mai puţin acest mecanism şi recurg la sprijinul digitigrad pe piciorul mai scurt”, explică Cosmin Cosma.

Comparativ cu alte implanturi personalizate, precum cele care înlocuiesc oase ale craniului, semiprotezele fabricate de Cosmin Cosma au o particularitate: trebuie să susțină reconstrucția osteoplatică și corpul Flaviei și în aceeași măsură să reprezinte un mediu perfect pentru refacerea osului femural.

„Semi-protezele s-au fabricat pentru extremitatea posterioară a femurului stâng malformat, respectând simetria cu osul colateral sănătos având atât rol de reconstrucție cât și de susținere osoasă. Semiprotezele au formă circulară și au încapsulat fragmentele osoase (autogrefe și alogrefe) și substituentul osos, reconstruind anatomia femurului proximal. Ansamblul de Semi-proteze are rolul de a recepționa temporar tensiunile din femurul proximal în perioada de convalescență a pacientei”, explică acesta.

Premieră medicală internațională

„Semiprotezele circulare personalizate” sunt copilul lui Cosmin Cosma și reprezintă o premieră internațională în domeniu . Trei teste de fabricație au fost necesare până când semiprotezele au corespuns cerințelor medicului Gheorghe Burnei, cel care urma să dezvolte intervenția chirurgicală. Cea mai importantă etapă a fost calibrarea sistemului de fabricație și respectarea tuturor parametrilor ceruți. Ultima etapă a fost finisarea semiprotezelor, proces atent studiat de cercetător fiind vorba de dispozitive din titan implantabile unui caz medical real.

Așa arată în forma lor finală semiprotezele de titan care o ajută acum pe Flavia să aibă o viață mai bună

„La nivel internațional, până la elaborarea acestor cercetări nu s-a găsit nici un studiu despre fabricarea prin SLM a unor semiproteze utilizate pentru reconstrucții de osoase active, aplicate în ortopedie pediatrică. Căutările s-au efectuat în multiple bazele de date printre care: PubMed, Scopus, Science Direct, CrossRef și DOAJ. Cu alte cuvinte, acest studiu de caz privind fabricarea prin SLM a unor semiproteze din  titan pur și utilizarea lor într-o reconstrucție osteoplastică de femur proximal reprezintă o premieră internațională, demonstrând nivelul ridicat al capacitaților din țara noastră, atât profesional cât și material, din domenii esențiale precum medicină și fabricație avansată”, explică Cosmin, cel care și-a realizat și teza de doctorat în domeniul fabricării implanturilor medicale personalizate.

Succes total

După elaborarea semiprotezelor a urmat proba de foc: operația propriu-zisă. Intervenția chirurgicală a fost condusă de profesorul doctor Gheorghe Burnei și echipa sa în luna iunie a acestui an, la Spitalul de Urgență „Marie Curie” din București și a durat aproximativ cinci ore conform planificării, fără alte complicații intraoperatorii. Astăzi, Flavia se simte excelent.

„Încă nu se deplasează pentru că medicul a recomandat asta. Dar este bine. E mai veselă, mai optimistă și deja poate sta în pat, în șezut. Pentru ea va urma o perioadă de recuperare. E incredibil ce au reușit tot acești oameni pentru că au lucrat atât de mult fără ca măcar să fie nevoie să se întâlnească o singură dată. Totul s-a întâmplat pe internet, așa cum de altfel i-am și găsit pe acești oameni din Cluj. Le suntem foarte recunoscători și le mulțumim”, spune Alina Fieraru, mama Flaviei.

…și acum pauză

Când am vorbit cu Cosmin Cosma, cercetătorul se afla în biroul său, pe care îl împarte cu echipamentul Realizer. Chiar dacă a costat peste 500.000 de euro și poate ajuta la rezolvarea unor cazuri medicale chiar mai grave decât cel al Flaviei, Realizer era deconectat.

„Eu încerc acum să mai fac proiecte cu el. Din păcate medicii nu vor să se complice și aleg variantele clasice, care poate nu de fiecare dată sunt cele mai bune. Casa de Asigurări nu decontează astfel de implanturi medicale și după realizarea operației nimeni nu m-a contacta de la Minister să îmi spună ceva, orice. Aștept medici deschiși către inovație, mai ales acum, când s-a demonstrat că procedura funcționează. Acum ar fi chiar mai simplu tot procesul, pentru că am reușit să îmbunătățesc acest proces de fabricație și nu mai este nevoie de atât de multe teste”, explică Cosmin .

Un mare avantaj al semi-protezelor realizate la Cluj este prețul: costul acestora trece puțin peste 2500 de euro, jumătate din prețul cu care acestea ar putea fi fabricate în laboratoarele din vestul Europei. În cazul Flaviei Fieraru, toată procedura, de la proiectarea la fabricarea protezelor a fost parte a unei donații realizată de Departamentul Ingineria Fabricației pentru familia fetiței.

[stextbox id=”custom” caption=”Ce este Displazia Congenitală de șold?”]

Incidența anuală a displaziei congenitale de șold este de 2-4 cazuri la 1000 de nașteri (peste 600 de cazuri la nivel național), iar 80% dintre indivizii afectați sunt fetițe. Nu se cunosc până în prezent cauzele exacte, însă se pare că o serie de factori pot fi asociați precum: genetici, rasiali, poziționare intrauterină și sexul copilului, oligohidramonosul sau paralizii cerebrale.

Pentru cei mai mulți bolnavi problema se rezolvă spontan în primele luni de viață, însă dacă displazia persistă poate determina dureri cronice, tulburări ale creșterii sau ale greutății, și osteoartrita. Această patologie este una din cele mai comune malformații congenitale și o cauza a dizabilității în copilărie. În momentul de față, pe piață există o multitudine de dispozitive cu diferite forme și funcții adaptate ortopediei pediatrice, însă există cazuri medicale care pot fi soluționate doar cu implanturi personalizate.

[/stextbox]