Politechnika Białostocka zgłosiła patent na implant stawu skroniowo-żuchwowego. Wynalazek opracowali dr inż. Piotr Borkowski z Wydziału Mechanicznego i dr inż. Roman Trochimczuk z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej.
Wynalazcy z Politechniki Białostockiej skupieni wokół Instytutu Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej od lat zdobywają dla uczelni patenty na urządzenia biomedyczne. Już wkrótce do pokaźnej liczby wynalazków może dołączyć kolejny – implant stawu skroniowo-żuchwowego. Wynalazek opracowali i przygotowali do zgłoszenia w Urzędzie Patentowym Rzeczypospolitej Polskiej dr inż. Piotr Borkowski z Wydziału Mechanicznego i dr inż. Roman Trochimczuk z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, wcześniej wieloletni pracownik Wydziału Mechanicznego.
Sam pomysł wydaje się bardzo prosty, ale mimo wielu patentów na implanty stawu skroniowo-żuchwowego znanych w świecie – nikt nie wpadł na to, na co naukowcy z Politechniki Białostockiej.
– Dotychczas stosowane implanty odzwierciedlały anatomiczną budowę stawu skroniowo-żuchwowego to znaczy, że głowa implantu znajdowała się w gałęzi żuchwy natomiast panewka w obrębie czaszki, jednym z powikłań jest uszkodzenie sztucznej panewki – mówi dr inż. Piotr Borkowski z Instytutu Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. – Nasza konstrukcja została tak zaprojektowana, by zminimalizować uszkodzenia właśnie w obrębie panewki.
Jak to możliwe?
– Nasz implant stawu skroniowo-żuchwowego jest implantem odwróconym, co oznacza, że głowę stawu umieściliśmy w obrębie panewki natomiast panewkę umieściliśmy w obrębie gałęzi żuchwy, w ten sposób znacznie zwiększyliśmy przekrój implantu, co ma wydłużyć jego trwałość – wyjaśnia dr Borkowski.
Ot i cała tajemnica! Ale warto pamiętać, że do tej pory inżynier Borkowski ma już na swoim koncie kilkanaście patentów – każdy użyteczny dla człowieka, wspierający leczenie bądź odzyskiwanie sprawności. Od czego zaczęło się tym razem?
– Społeczeństwo jest narażone na występowanie chorób nowotworowych – przypomina dr inż. Roman Trochimczuk, z Katedry Automatyki i Robotyki Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, współautor czterech patentów, w tym Mechatronicznego urządzenia do drenażu limfatycznego. – Rak to główny czynnik, który może spowodować zaburzenia funkcjonowania organów. Wtedy jedynym rozwiązaniem jest stworzenie takich technicznych środków, które pozwolą przywrócić pierwotne funkcje organu, czy też aparatów na przykład żucia, rozmowy czy innego funkcjonowania.
– Czynniki chorobotwórcze które dotykają stawu skroniowo-żuchwowego prowadzić mogą do zaburzeń w procesie odżywiania, jak również oddychania dlatego też często konieczna jest wymiana zniszczonego stawu na implant – doprecyzowuje Borkowski.
Medycyna od lat posługuje się implantami.
– Istnieją na rynku rozwiązania implantu stawu skroniowo-żuchwowego – przyznaje dr Trochimczuk. – Po szerszej analizie okazało się, że część z tych rozwiązań ma pewne niedogodności, szczególnie podczas eksploatacji. Jeżeli wszczepiamy jakieś sztuczne elementy do ciała człowieka, to chcielibyśmy żeby wykonany przez nas element wytrzymał jak najdłużej.
Badacze przeanalizowali wiele patentów – na implanty – także odwrócone i z przegubami.
– Problemem powyższych rozwiązań jest zużycie i w efekcie zniszczenie wkładek polietylenowych (rekonstruujących panewkę naturalnego stawu), których przekrój (grubość) ze względu na umiejscowienie nie może być zbyt duży – wyjaśniają w zgłoszeniu patentowym wynalazcy. – Zwiększenie grubości skutkuje koniecznością skrócenia gałęzi żuchwy oraz przesunięciem osi obrotu implantowanego stawu względem stawu zdrowego.
Stąd idea na autorski patent.
– Pomysł na patent wynika ze współpracy z ośrodkami medycznymi przy okazji rozmowy o problemach ze stawem skroniowo-żuchwowym pojawił się problem z dotychczas istniejącymi endoprotezami – mówi dr Borkowski. – Chodzi o niewystarczającą wytrzymałość elementów konstrukcyjnych dotychczas stosowanych implantów.
Warto przy tym pamiętać, że każdy implant jest bardzo indywidualną konstrukcją.
– Te rozwiązania są szyte na miarę, czyli każdy pacjent potrzebuje indywidualnego podejścia, u każdego czaszka, żuchwa czy też rodzaj uszkodzenia, który chcemy zastąpić implantem jest zupełnie inny – podkreśla dr Trochimczuk.
Dlatego do zaprojektowania każdego implantu konieczna jest tomografia komputerowa.
– Żeby wszczepić konkretny implant, lekarz na początek musi dostarczyć materiału, nad którym może pracować inżynier – wyjaśnia cały proces konstruowania implantu dr Trochimczuk. – To jest istotne do przygotowania modelu odpowiadającego cechom osobniczym danego pacjenta oraz rodzajowi uszkodzenia. To powala na weryfikację hipotez z wykorzystaniem między innymi modeli i technik druku 3D z wykorzystaniem narzędzi komputerowych do chwili, kiedy lekarz dostanie gotowe rozwiązanie na stół operacyjny.
Wynalazcy są przekonani, że ich pomysł jest unikalny.
– Okazało się, że nasza konstrukcja jest na tyle oryginalna, że możemy ją zgłosić do Urzędu Patentowego Rzeczypospolitej Polskiej – cieszy się dr Borkowski.
– Zależało nam, żeby implant wszczepiany w ciało człowieka działał prawidłowo jak najdłużej – mówi dr Trochimczuk. – Wykorzystujemy grupę materiałów, które przede wszystkim nie będą odrzucane przez organizm ludzki, pozwalają na przyrost tkanek. Te materiały nie uczulają, a rany powstałe po zabiegu będą szybciej się goić w sposób małoinwazyjny i obciążający dla organizmu człowieka. To niekoniecznie też musi być metal, może być właściwe tworzywo sztuczne, które pozwoli na spełnienie warunków wytrzymałościowych, eksploatacyjnych i warunków związanych z tym żeby zapewnić kinematykę tego rozwiązania.
Inżynieria biomedyczna to jeden z najbardziej dynamicznie rozwijających się kierunków studiów w Politechnice Białostockiej. I niech nikogo nie zmyli fakt, że kierunek prowadzi Wydział Mechaniczny. Studenci niemal od początku mogą angażować się w projektowanie podobnych konstrukcji – na zajęciach i w ramach prężnie działającego Studenckiego Koła Naukowego Orthos.
– Żeby konstruować implanty należy posiadać wiedzę z zakresu inżynierii biomedycznej, czyli z anatomii, z mechaniki, z materiałoznawstwa ,czyli zarówno szeroko pojętą wiedzę inżynierską jak również wiedzę medyczną – wyjaśnia dr Borkowski.
– Medycyna może iść w parze z zainteresowaniami mechanicznymi, z byciem inżynierem – dodaje dr Trochimczuk. – To dzisiaj już jest konieczność współczesnego świata, jeżeli chodzi o nowe rozwiązania. Klasyczne narzędzia, klasyczne techniki, które stosowało się powiedzmy z pół wieku temu są już niewystarczające do tego, żeby można było utrzymać jakość w świadczeniu usług medycznych.
Politechnika Białostocka 27 grudnia 2023 roku złożyła wniosek o udzielenie patentu na wynalazek:
Implant stawu skroniowo-żuchwowego
Zgłoszenie oznaczono numerem: P.447282.
Wykształcenie:
1997 – 2002 Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, specjalność Inżynieria Ortopedyczna i Protetyczna, tytuł magistra z wynikiem bardzo dobrym;
2002 – 2009 Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, tytuł dr. inż.
Stopnie i tytuły naukowe:
- Doktor nauk technicznych, w dyscyplinie: budowa i eksploatacja maszyn,
specjalności: inżynieria biomedyczna
- Doświadczenia zawodowe
2010 Politechnika Białostocka, Instytut Inżynierii Biomedycznej –adiunkt
2023 Ekspert w Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości
2022 Ekspert w Instytucie Innowacji iTechnologii Politechniki Białostockiej
2019 Ekspert Narodowego Centrum Badań i Rozwoju
2014 Ekspert ds. wyrobów medycznych Polskiego Centrum Badań i Certyfikacji S.A.
2012-2014 ChM sp. z o.o. – Specjalista ds. konstrukcyjnych
2010 -2011 staż PPUH MEDGAL Jozef Borowski 15-122 Białystok ul. Wąska 59
2010 – 2011 staż ALTIX sp. z o. o.
2009-2010 Aesculap – Chifa sp. z o.o. – Specjalista ds. implantów kręgosłupowych
2008 -2009 ChM sp. z o.o. – projektant;
2003-2008 Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Mechaniki i Konstrukcji ;
2002 Praktyka zawodowa w zakresie zaopatrzenia ortopedycznego (prowadzenie badań pacjentów i wykonywanie zaopatrzenia) w firmie ORTHOTECH W Białymstoku;
2001 Miesięczna praktyka zawodowa w firmie Salony Ortopedyczne w Gdyni;
2000 Miesięczna praktyka zawodowa w firmie ChM sp. z o.o.;
III. Dorobek naukowy:
Współautor rozdziałów w monografiach oraz artykułów naukowych.
Zrealizowane oryginalne osiągnięcie projektowe, konstrukcyjne, technologiczne:
- a) Współautor pierwszego w Polsce wszczepionego implantu kości żuchwy na miarę, wykonanego technologią przyrostową –projekt zrealizowany przez firmę ChM Sp. z O.O. Operację wykonał współautor dr n.med. Jan Borys z Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, z Kliniki Chirurgii Szczękowo-Twarzowej i Plastycznej
- b) Opracowanie urządzeń wspomagających do programu rehabilitacji i zapobiegania schorzeniom zwyrodnieniowym narządu ruchu poprzez usprawnianie stawu biodrowego
- c) Opracowanie urządzeń wspomagających do programu rehabilitacji i zapobiegania schorzeniom zwyrodnieniowym narządu ruchu poprzez usprawnianie stawu skokowego
- d) Współautor projektu „Wózek inwalidzki dla psa po amputacji kończyny” – projekt wdrożony w fundacji „Dalmatyńczyk”
Przyznane patenty i wzory użytkowe
- Endoproteza kolanowa wydłużalna P. 392227;
- Urządzenie do rehabilitacji – Wzór użytkowy Rp.21307
- Wózek inwalidzki dla psa po amputacji kończyny – PAT225991
- Urządzenie do ćwiczeń stawu biodrowego. PL234655B1
- Wielopozycyjny wózek sportowy z napędem ręcznym –PAT 231868
- Składany wózek aktywny dla osób z niepełnosprawnością. Wzór użytkowy RU.70776
- Wózek inwalidzki zwłaszcza do gry w rugby. PL233060
- Wózek inwalidzki z funkcją pionizacji. PL233137
- Pionizator dynamiczny. PL 235158
- Urządzenie do rotacyjnych ćwiczeń stawu biodrowego Pat.237770
- Tablica do ćwiczeń manualnych dla dzieci z zaburzeniami sensorycznymi Pat.237955
- Mechanizm regulacji położenia kątowego zwłaszcza do ortoz P.429517
- Urządzenie do rotacyjnych ćwiczeń stawu skokowego P.433498
- Proteza kończyny dla zwierząt. P.430562
- Orteza kończyny górnej z funkcją rehabilitacji nadgarstka P.427346
- Urządzenie do rehabilitacji stawu nadgarstkowego oraz promieniowo-łokciowego Pat.241982
- Urządzenie do edukacji sensorycznej : Ru.072984
- Nagrody i wyróżnienia:
- (2023) Medal Brązowy Prezydenta Rzeczpospolitej Polskiej za Długoletnią Służbę
- (2023) Zespołowa Nagroda Rektora PB
- (2021) Medal Komisji Edukacji Narodowej
- (2021) III miejsce w Konkursie na najlepszą pracę studencką zaprezentowany podczas VIII Konferencji Naukowej im. Prof. D.Tejszerskiej „Majówka Młodych Biomechaników 2021” „Symulator operacji laparoskopowych” – opiekun projektu
- (2019) Zespołowa Nagroda Rektora PB
- (2019) Nagroda specjalna Prezesa Urzędu Patentowego RP „ Wózek inwalidzki z funkcją pionizacji”- Paweł Czerwiński, Katarzyna Burdziak, Piotr Borkowski
- (2018) I miejsce za Najlepszą Pracę Magisterską. XV Krajowy Konkurs PEFRON: Projekt systemu wspomagającego napęd ręcznego wózka inwalidzkiego – Autor: mgr inż. Katarzyna Burdziak. Promotor: dr inż. Piotr Borkowski
- (2018) II miejsce za Najlepszą Pracę Magisterską. XV Krajowy Konkurs PEFRON: Projekt ortezy wspomagającej kończyny dolne– Autor: mgr inż. Paweł Czerwiński. Promotor: dr inż. Piotr Borkowski
- (2018) Nagroda specjalna Prezesa Urzędu Patentowego RP. Wielopozycyjny wózek sportowy z napędem ręcznym, Justyna Popławska, Piotr Borkowski
- (2017) I miejsce za Najlepszą Pracę Magisterską. XIV Krajowy Konkurs PEFRON: Projekt sportowego wózka inwalidzkiego – Autor: mgr inż. Justyna Popławska. Promotor: dr inż. Piotr Borkowski
- (2016) II miejsce w XIII edycji Ogólnopolskiego Konkursu na najlepsze prace magisterskie i doktorską, których tematem badawczym jest zjawisko niepełnosprawności w wymiarze: zdrowotnym, zawodowym lub społecznym OTWARTE DRZWI „Projekt pionizatora dynamicznego dla pacjentów z porażeniem mózgowym” – Autor: mgr inż. Paweł Lipowicz. Promotor: dr inż. Piotr Borkowski
- I miejsce w Konkursie na najlepszą pracę studencką zaprezentowany podczas VIII Konferencji Naukowej im. Prof. D.Tejszerskiej „Majówka Młodych Biomechaników 2011” -– opiekun projektu
- I i II miejsce w Konkursie na najlepszą pracę studencką zaprezentowany podczas XI Konferencji Naukowej im. Prof. D.Tejszerskiej „Majówka Młodych Biomechaników 2014” – – opiekun projektu
- I miejsce w Konkursie na najlepszą pracę studencką zaprezentowany podczas VIII Konferencji Naukowej im. Prof. D.Tejszerskiej „Majówka Młodych Biomechaników 2015, – opiekun projektu
- Zespołowa Nagroda za Osiągnięcia Naukowe Rektora Politechniki Warszawskiej 2009;
- Zespołowa Nagroda „Złoty Skalpel” ogólnopolskiego konkursu czasopisma medycznego Puls Medycyny 2009;
- Zespołowa Nagroda za Osiągnięcia Naukowe Rektora Politechniki Warszawskiej 2006;
Dr inż. Roman Trochimczuk
Ukończył w 2000 roku studia magisterskie na kierunku Automatyka i Robotyka, specjalność Automatyzacja Procesów Produkcyjnych, na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej. W roku 2009 uzyskał stopień doktora nauk technicznych w dyscyplinie naukowej Automatyka i Robotyka, specjalność Mechatronika, na Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Robotyki.
Zatrudniony od kwietnia 2002 do października 2019 roku na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej, w Katedrze Mechatroniki, a potem w Katedrze Automatyki i Robotyki, na stanowiskach starszego referenta technicznego, starszego konstruktora, asystenta i adiunkta. Od października 2019 roku zatrudniony na stanowisku adiunkta badawczo – dydaktycznego w Katedrze Automatyki i Robotyki Wydziału Elektrycznego. Obecnie sprawuje również funkcję Brokera Technologii Wydziału Elektrycznego PB w ramach projektu Politechniczna Sieć Via Carpatia im. Prezydenta RP Lecha Kaczyńskiego. Jest członkiem rektorskiej komisji do spraw studiów podyplomowych, członkiem wydziałowej komisji ds. oceny prac dyplomowych. Pełni również funkcje opiekuna rocznika studiów na Wydziale Elektrycznym.
W trakcie swojej pracy zawodowej na Wydziale Mechanicznym prowadził zajęcia dla studentów kierunków Automatyka i Robotyka, Mechatronika, Inżynieria Biomedyczna, Mechanika i Budowa Maszyn, Edukacja Techniczno – Informatyczna, Zarządzanie i Inżynieria Produkcji. Obecnie prowadzi zajęcia dla kierunku Cyfryzacja Przemysłu, Automatyka i Robotyka oraz Mechatronika. Pełnił również rolę opiekuna studenckich kół naukowych Wydziału Mechanicznego, m.in. Koła Naukowego Robotyków oraz Koła Naukowego Automatyzacji Procesów Przemysłowych, opiekuna praktyk studenckich, opiekuna Grup Kreatywnych w ramach Fabryki Młodego Inżyniera. Promotor wielu prac dyplomowych inżynierskich i magisterskich, w tym kilka z nich było docenionych w konkursach na poziomie uczelnianym, krajowym i międzynarodowym. Swoje kwalifikacje dydaktyczne podnosił w ramach trzech miesięcznych staży dydaktycznych w Politechnice Lwowskiej, Ukraina; w Uniwersytecie w Belgradzie, Serbia oraz w Uniwersytecie Peloponese, Grecja. Kwalifikacje naukowe podnoszone były m.in. podczas trzymiesięcznego stażu przemysłowego w firmie Biatel, Białystok.
Za działalność dydaktyczną, organizacyjną oraz naukową był doceniany wielokrotnymi nagrodami zespołowymi JM Rektora Politechniki Białostockiej. W trakcie swojej pracy zawodowej został odznaczony Brązowym Medalem za Długoletnią Służbę, Medalem Komisji Edukacji Narodowej, Srebrną Odznaką Honorową SIMP, Medalem 60-lecia Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. Dr inż. Roman Trochimczuk również był dwukrotnie nominowany i był w finale konkursu na najlepszego Belfra i Wykładowcę Roku Kuriera Porannego.
Główne zainteresowania naukowe dr inż. Romana Trochimczuk dotyczą: pozycjonowania aparatów ruchu robotów i manipulatorów, analiz kinematycznych i dynamicznych mechanizmów wieloczłonowych, modelowania układów mechatronicznych, robotów chirurgicznych i innych usługowych robotów medycznych, teorii maszyn i mechanizmów, projektowania i analiz numerycznych w systemach CAD/CAE. Obecnie reprezentuje dyscyplinę naukową automatyka, elektronika, elektrotechnika i nauki kosmiczne. Jest aktywnym członkiem Międzynarodowego Stowarzyszenia na rzecz Robotyki Medycznej / International Society for Medical Robotics ISMR, członkiem Stowarzyszenia Polski Komitet Teorii Maszyn i Mechanizmów „PKTMM”, członkiem Komisji Rewizyjnej Oddziału Białostockiego PTETiS – Polskiego Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej, oraz członkiem zarządu koła uczelnianego przy Politechnice Białostockiej Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich SIMP.
Jest autorem i współautorem wielu artykułów naukowych oraz rozdziałów w monografiach naukowych. Wyniki swoich prac przedstawiał m.in. na łamach prestiżowych czasopism naukowych indeksowanych w bazach SCOPUS i Web of Sciences. Aktywnie współpracował i współpracuje w zagranicznymi ośrodkami naukowymi, m.in. Belarusian State University Of Informatics And Radioelectronics, Mińsk, Białoruś, Vitebsk State Technological University, Vitebsk, Białoruś, Uniwersytet Narodowy Politechnika Lwowska, Ukraina, University of Belgrade, Serbia, University of the Peloponnese, Patras, Grecja, University of Southern Denmark in Odense, Dania, University of Las Palmas de Gran Canaria, Hiszpania, Università degli Studi di Brescia, Włochy, University of Bari, Włochy.
Współautor czterech patentów UP RP:
- Mechatroniczne urządzenie do drenażu limfatycznego Pat.228065,
- Mechatroniczna bezlinowa winda do transportu pionowego i poziomego z możliwością przemieszczania kabin w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie Pat.229245
- System przemieszczania kabiny do mechatronicznej bezlinowej windy do transportu pionowego i poziomego oraz w dwóch kierunkach jednocześnie w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie Pat.229246
- System przemieszczania kabiny do mechatronicznej bezlinowej windy do transportu pionowego i poziomego oraz w dwóch kierunkach jednocześnie w zamkniętym lub w częściowo otwartym szybie Pat.229280
