Badania nad zaprojektowaniem i wykonaniem endoprotezy anatomicznej stawu biodrowego uwieńczone aplikacją medyczną.

 Zaprojektowanie i wytworzenie nowej generacji endoprotez o podwyższonych właściwościach odtwarzających anatomiczne cechy kości, pozwalających uzyskać lepsze wypełnienie i osadzenie endoprotezy w kości i tym samym uzyskać korzystniejsze przenoszenie obciążeń.

 Jak już wiadomo, wykonanie endoprotezy wymaga w pierwszym etapie przeprowadzenia badań tomograficznych i następnie przetworzenia uzyskanych obrazów celem wygenerowania konturów wewnętrznych i zewnętrznych kości. Kolejny etap to modelowanie w systemie CAD kości udowej i projektowanie do niej endoprotezy odtwarzającej anatomię stawu z uwzględnieniem występujących zmian patologicznych. Po zaprojektowaniu endoprotezy następuje projektowanie raszpli (tarnika) przygotowującego jamę szpikową pod endoprotezę w czasie przeprowadzanego później zabiegu alloplastyki. W kolejnym kroku przeprowadzana jest wstępna weryfikacja konstrukcji – wirtualna symulacja (w systemie CAD) zabiegu alloplastyki. Po niej następuje analiza rozkładu obciążeń w układzie kość-endoproteza, w systemie MES, przeprowadzana ze względu na przebudowę tkanki kostnej, nadająca endoprotezie ostateczny kształt. Ostatni etap w procesie projektowania endoprotezy to finalna weryfikacja konstrukcji przeprowadzana na wytworzonych techniką Rapid Prototyping (metodą stereolitografii SLA) prototypach, będących modelami fizycznymi rekonstruowanego stawu.

 Dokonywana jest na modelu kości resekcja szyjki i główki kości udowej co umożliwia wprowadzenie modelu endoprotezy do jamy szpikowej kości. Osadzona w kości modelu fizycznego endoproteza poddawana jest różnym obciążeniom celem sprawdzenia poprawności i stabilności jej osadzenia. Jeżeli konstrukcja układu jest poprawna następuje wytworzenie prototypu endoprotezy z biomateriału na frezarce sterowanej numerycznie CNC. W przypadku nieodpowiedniej konstrukcji endoprotezy dokonuje się powtórnego jej zaprojektowania i powtórzenia cyklu weryfikacyjnego. Po wytworzeniu endoprotezy pokrywa się jej trzpień ceramiką hydroksyapatytową dającą lepszą stabilizację endoprotezy w jamie szpikowej. Ostatnią czynnością przed zabiegiem alloplastyki jest sterylizacja endoprotezy.

 Możliwości aplikacyjne badań to:

Odbudowa zniszczonych zmianami patologicznymi stawów biodrowych.
Możliwość opracowania nowych typów endoprotez dopasowanych dla innych stawów człowieka np. stawu barkowego.
Modelowanie struktur wewnętrznych człowieka po analizie obrazów medycznych uzyskanych techniką tomografii komputerowej.
Przygotowanie zabiegów alloplastyki z pomocą modeli fizycznych, weryfikacja konstrukcji endoprotez, analiza budowy anatomicznej stawów człowieka.