Międzynarodowy zespół z udziałem naukowców z Uniwersytetu Jana Kochanowskiego (UJK) w Kielcach stworzył lekki, elastyczny i dopasowany do pacjenta gorset do leczenia skoliozy

Jak podali twórcy ortezy z projektu MBrace (Multi-Matrix Composites for Fashionable, Customized and Evolvable Braces), co roku 22 miliony Europejczyków jest leczonych z powodu idiopatycznej skoliozy u nastolatków, czyli deformacji kręgosłupa rozwijającej się w wieku od dziesięciu do osiemnastu lat. Najskuteczniejszym sposobem leczenia skoliozy pozostaje terapia ortezą.

Jednak – jak wskazali – stosowane ortezy do leczenia skolioz ograniczają górną część ciała w sztywnej powłoce polietylenowej przez około 23 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, co często było powodem rezygnacji z leczenia. Dlatego badacze z projektu Mbrace, aby poprawić dobrostan młodych pacjentów, przekształcili ortezy na skoliozę z niewygodnego urządzenia stabilizującego – w gorset wspomagający o wysokim komforcie noszenia.

Badaniom poddano 500 pacjentów ze skoliozą, aby lepiej zrozumieć to schorzenie, opisać model biomechaniczny oraz poprawić wykrywanie skoliozy. Przeprowadzone badania dotyczyły również nowych materiałów oraz koncepcji konstrukcyjnych elastycznych elementów mających na celu zwiększenie zakresu ruchu ciała w ortezie.

Badacze z Collegium Medicum UJK w Kielcach odpowiadali w projekcie Mbrace za weryfikację kliniczną, nadzór nad efektywnością medyczną gorsetu. Czuwali również nad tym, aby nowatorski design i materiały opracowane przez partnerów z Belgii i Niemiec przekładały się na realne korzyści zdrowotne.

Ponad stu uczestników poddano badaniom w Laboratorium Posturologii UJK, które posiada światowej klasy sprzęt do kompleksowej diagnostyki wad postawy (m.in. systemy do analizy trójpłaszczyznowej kręgosłupa czy analizy chodu). Do oceny postawy i chodu w warunkach „brace/no brace” (w gorsecie i bez) polscy naukowcy wykorzystali nowoczesne technologie, takie jak DIERS formetric 4D, pedogait i pedobarografia.

„Bez badań przeprowadzonych w Kielcach stworzenie bezpiecznego prototypu nie byłoby możliwe” – podkreśliła uczelnia w komunikacie.

Wczesna część demonstracyjna została wyprodukowana i zaprezentowana szerokiej publiczności na wystawie naukowej COSMO od października 2024 do lutego 2025 w Dreźnie.

Polscy naukowcy w projekcie Mbrance stworzyli również bazy danych biomechanicznych, które posłużyły partnerom technologicznym do trenowania algorytmów uczenia maszynowego (ML). „Dzięki danym z Kielc algorytmy te mogą precyzyjniej projektować ortezy” – zaznaczono w komunikacie uczelni.

Prowadzili też nadzór nad komfortem ortezy: analizę ergonomii i ryzyka punktów nacisku.

Jak podała uczelnia, za nadzór nad badaniami klinicznymi, opracowanie protokołów oraz prezentację wyników na forum międzynarodowym (m.in. podczas spotkań w Dubrowniku, Dreźnie czy Liege) odpowiadał dr Arkadiusz Żurawski z Collegium Medicum z Instytutu Nauk o Zdrowiu UJK. Za nadzór merytoryczny i ekspercki w zakresie rehabilitacji i fizjoterapii był odpowiedzialny prof. Wojciech Kiebzak. Swój udział mieli także: prof. Zbigniewem Śliwiński oraz jego doktorantka Żaneta Wypych. Udział w zbieraniu i analizie danych brali doktoranci i asystenci z Instytutu Nauk o Zdrowiu.

Projekt realizowany był w ramach sieci M-ERA.NET, łączącej najlepsze ośrodki badawcze i przedsiębiorstwa z Europy. Partnerami w projekcie oprócz polskiego partnera – UJK w Kielcach, byli partnerzy z Niemiec: Technische Universität Dresden (IBMT) (algorytymy AI do personalizacji ortezy), Hochschule für Technik und Wirtschaft (HTW) – innowacyjny design ortezy. Za materiały kompozytowe odpowiadali partnerzy w Belgii: SIRRIS, Isomatex oraz w Niemczech: Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF). Zarządzaniem i koordynacją zajmował się TU Dresden z Niemiec.

Projekt finansowany był m.in. przez SAB Aufbaubank (Niemcy) oraz Service Public de Wallonie (Belgia). (PAP)

wl/ zan/

Nauka w Polsce

Artykuł Polscy naukowcy współtwórcami gorsetu do leczenia skoliozy u młodzieży pochodzi z serwisu Świat Lekarza.

Jesteśmy cywilizacją obolałych kręgosłupów, skoliozy, zdewastowanych kolan i zrujnowanych stawów. Dwie trzecie żyjącej dziś populacji uskarżało się na poważny ból pleców przynajmniej raz w życiu. I co na to wykwit naszej cywilizacji, czyli nauka współczesna? Całkiem niemało ostatnimi czasy.

Nic tak nie wsparło ewolucji ssaków, jak kręgosłup. I nic nas tak nie boli.

To dzięki niemu biegamy, wspinamy się czy? bierzemy głęboki wdech. Kręgosłup. Gdybyśmy się w pewnym momencie nie wyprostowali, nie uwolnilibyśmy rąk. Bez rąk gotowych do zabawy i pracy oraz chwytania i tworzenia narzędzi, nie rozwinęlibyśmy mózgu. Bez rozwiniętego mózgu nadal siedzielibyśmy na drzewie. Wyprostowana postawa to jednak spore obciążenie części krzyżowo-lędźwiowej, zwłaszcza u kobiet w ciąży. To prowadzi u ludzi do częstych bolesnych zwyrodnień.

Darwin, pisząc swoje monumentalne dzieło ?O pochodzeniu gatunków?, zanalizował dzioby różnych gatunków zięby. Z ich odmian i przemian wywiódł całą teorię ewolucji. Dziś uczone z Uniwersytetu Harvarda Stephanie Pierce i jej doktorantka Katrina Jones uczyniły to samo, biorąc już nie tyle pod lupę, co do aparatu Roentgena kręgosłupy wymarłych bezpośrednich ssaczych przodków żyjących 200 do 300 milionów lat temu ? zwanych synapsydami czy gadami ssakokształtnymi.

Przeprowadzona analiza skamieniałości dowodzi, że ze wszystkich kręgowców jedynie u ssaków kręgosłup podzielił się na niezależne fragmenty i ewoluował niejako po kawałku. Jest on zbudowany z modułów. I te moduły mają w swym rozwoju uruchomione różne programy genetyczne. Różne geny im się włączają i wyłączają, gdy ich kręgi rosną i rozwijają się. Odpowiadając stosownymi wygięciami i odkształceniami na naciski wywierane przez konkretną najstosowniejszą dla danego zwierzęcia postawę życiową.

Wszechstronnie zatem uzdolniony kręgosłup podzielony na niezależnie ewoluujące obszary, dostosowujące się do warunków życia, podarował ssakom świat pod stopy. Na starość jednak przygina je boleśnie do ziemi.

Namierzono komórki macierzyste kości. Można hodować kości
?na szalce?.

Od dziesięcioleci szukano komórek macierzystych dla naszych kości i chrząstek. Czyli komórek, z których dzięki ich podziałom i rozwojowi powstaje cały nasz szkielet. Najpierw w 2015 roku udało się je namierzyć u myszy. Stworzono bowiem genetycznie modyfikowaną ?tęczową mysz?, w której konkretne komórki macierzyste w zarodku mają różne kolory, więc widać, jakie tkanki z nich się rozwijają. Jak to jednak często bywa w medycynie, mysz czy szczur laboratoryjny to organizm od człowieka odmienny. Poza tym stworzenie ?tęczowego człowieka? nie przeszłoby przez żadną naukową komisją etyczną świata (na razie).

Komórki ludzkie znaleźli ci sami naukowcy, którzy odkryli je u gryzoni ? zespół Michaela Longakera ze Stanford University w Palo Alto (Kalifornia). Dzięki ?tęczowej myszy? poznali oni bowiem genetyczne znaczniki oraz receptory powierzchniowe właściwe komórkom mysim. Postanowili zatem podobnych poszukać wśród rozlicznych macierzystych komórek ludzkich. Aby się przekonać, że odkryte przez nich komórki są naprawdę macierzystymi dla kości i chrząstek ludzkich, badacze uzyskali w laboratorium prawdziwą kość ludzką z oznaczonych przez siebie komórek pobranych od pacjentów podczas zabiegu wstawiania endoprotez biodra i kolana. Ich osiągnięcie to początek dla nowych terapii złamań, uszkodzeń stawów czy osteoporozy. Będzie wreszcie ratunek dla osób z uszkodzeniami stawów kolanowych i innych miejsc, gdzie naturalne procesy naprawcze nie chcą zachodzić i gdzie jesteśmy skazani na endoprotezy. Te z kolei grożą nam zakażeniami i innymi powikłaniami. Zawsze lepiej wszczepić właśnie?

Nadchodzi ratunek dla bolącej szyi i krzyża.

Nie jest tajemnicą, że sporo bólu kręgosłupa przysparzają nam zwyrodnienia dysków lub ich uszkodzenia, które powstały w wypadkach. Rolą dysków jest zabezpieczanie kręgów kostnych przed nadmiernymi naciskami i przeciążeniami w trakcie wykonywania ruchu. To takie chrzęstne amortyzatory. Do tej pory najlepszym wyjściem z sytuacji była operacja usuwająca uszkodzony dysk i zespalająca sąsiadujące kręgi. Człowiek się robił mniej giętki, ale czego się nie robi, żeby nie bolało? Jest to też strategia chodząca na nieco krótkich nogach, gdyż oczywiście będzie prowadzić do nieprawidłowej postawy, ergo kompensacji w innych odcinkach kręgosłupa, zatem zwyrodnień kolejnych dysków.

Nowe podejście zaproponowane nam przez grupę naukowców z kilku filadelfijskich ośrodków, kierowaną przez Roberta L. Maucka, to inżynieria tkankowa, która odtworzy dysk. Następnie chirurg-ortopeda wszczepi go pacjentowi w miejsce dysku zniszczonego lub zdegenerowanego.

Korzysta się z opisanego wyżej odkrycia komórek macierzystych kości. W tym wypadku badacze z USA wykorzystali komórki macierzyste krowy, które wstrzyknęli w cylindry żelowego polimeru. Te zaś cylindry ucisnęli lekko z góry i dołu za pomocą piankowych płytek. Praw mechaniki oraz wyżej wspomnianych praw ewolucji i biologii rozwoju się nie zmieni. Jeśli chcemy, aby coś miało konkretny kształt, a jeszcze lepiej, aby się w tym kształcie rozwinęło, to musimy ten kształt wymusić, choćby ten przymus był delikatny.

Implantacji dokonano pomiędzy kręgami ogonowymi laboratoryjnych szczurów oraz kręgami szyjnymi kóz, dostosowując ?dyski z laboratorium? do rozmiaru i kształtu kręgów tych zwierząt. Obserwowano same ruchy zwierząt oraz ? post mortem ? odkształcenia jakim uległy dyski podczas naturalnych, wynikłych z poruszania się, nacisków.

W tym kilkutygodniowym eksperymencie (dla szczurów to jest spory kęs życia) osiągnięto pełny sukces. Nie tylko dyski wyhodowane w laboratorium świetnie się przyjęły, ale i nie dostrzeżono na nich żadnych znaczących odkształceń wynikłych z funkcjonowania w kręgosłupie. ?As good as real and as good as new? ? można podsumować badania na ich temat opisane w ?Science Translational Medicine?. Kiedy taka opcja terapeutyczna u człowieka? Wydaje się, że niedługo.

 DR N. MED. MAGDALENA KAWALEC-SEGOND

Artykuł Co tam piszczy w kręgosłupie? pochodzi z serwisu Świat Lekarza.

Prelegent: mgr fizj. Mateusz Kozinoga | Klinika Chorób Kręgosłupa i Ortopedii Dziecięcej, Uniwersytet Medyczny w Poznaniu

Jednostki realizujące temat: Klinika Chorób Kręgosłupa i Orto­pedii Dziecięcej Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu (UMP), Wydział Fizjoloterapii, Olsztyńska Szkoła Wyższa
im. J. Rusieckiego (OSW).
Jednostki współpracujące: Rehasport Clinic w Poznaniu, Centrum Postawy Ciała w Olsztynie, Klinika Rehabilitacji Śląskiego Uniwersytetu Medycznego (ŚUM), Klinika Ortopedii Dziecięcej Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego (CMKP).
Liderzy: prof. dr hab. n. med. Tomasz Kotwicki (UMP), dr hab. n. k.f. Dariusz Czaprowski, prof. OSW, dr hab. n. med. Jacek Durmała (ŚUM),
dr hab. n. med. Marcin Tyrakowski (CMKP), mgr fizj. Mateusz Kozinoga (UMP).

Osiągnięcie:

Wdrożenie i rozpowszechnienie w kraju modelu opieki specjalistycznej nad dzieckiem i nastolatkiem, chorym na skoliozę idiopatyczną, na inną formę skoliozy lub inne poważne zaburzenie postawy ciała powstałe w wieku rozwojowym.

Cel:

Zwiększenie skuteczności leczenia oraz udoskonalenie profilaktyki.

Zasadniczymi składowymi na nowo opracowanego modelu są trzy elementy:

1. Terapia prowadzona jest przez wielospecjalistyczny zespół profesjonalistów medycznych. Jego skład to: lekarz specjalista ortopeda o profilu dziecięcym; fizjoterapeuta, wyspecjalizowany w diagnostyce i leczeniu chorób narządu ruchu dzieci; technik ortopedyczny wyedukowany w ortotyce dzieci oraz psycholog;
2. W leczeniu zastosowane są (w porozumieniu z Polską Grupą SOSORT ? Society on Scoliosis Orthopaedic and Rehabilitation Treatment) techniki fizjoterapeutyczne, spełniające kryteria, zdefiniowane dla tzw. metod specyficznych dla skoliozy idiopatycznej. Metody te rekomendowane są przez międzynarodowe towarzystwa naukowe w oparciu o dowody naukowe i pozwalają na istotne zwiększenie skuteczności na każdym poziomie leczenia dziecka ze skoliozą:
a) fizjoterapia specyficzna jako jedyne postępowanie w skrzywieniach kręgosłupa o małych wartościach kątowych (11-25°),
b) fizjoterapia specyficzna w trakcie leczenia dziecka gorsetem korekcyjnym (skrzywienia 25-40°),
c) fizjoterapia specyficzna w okresie okołooperacyjnym, która prowadzona jest w formule kompleksowej opieki specjalistycznej w szpitalu im. Wiktora Degi w Poznaniu.
3. Wdrożenie skoliometru (początkowo występującego w wersji oryginalnego kupowanego w USA przyrządu, a obecnie w formie smartfonu z darmową aplikacją) jako narzędzia diagnostycznego, umożliwiającego bezpieczne i rzetelne monitorowanie efektów leczenia poprzez pomiar deformacji skoliotycznej tułowia u dziecka i nastolatka. Badanie to jest nieinwazyjne, proste, tanie i wiarygodne, posiada dużą czułość i swoistość. Kolejnym pożądanym krokiem w profilaktyce skolioz w populacji wieku rozwojowego powinna być więc implementacja w Polsce programu badań przesiewowych, mających na celu wczesne wykrywanie tego schorzenia; program ten będzie też stanowić niezbędną pomoc w pracy lekarza podstawowej opieki zdrowotnej i pomoże zmniejszyć odsetek dzieci, wymagających leczenia operacyjnego. W Polsce należy doprowadzić do powszechnego użytku tego programu w gronie pracowników ochrony zdrowia, którzy mają w swych kompetencjach dzieci i młodzież w wieku w rozwojowym; to pozwoli na lepszą weryfikację międzygrupowej wiarygodności pomiarów, wykonywanych przez specjalistów z różnych obszarów ochrony zdrowia, wykorzystanie tej wiedzy w publikacjach naukowych oraz propagowanie jej w ramach dydaktyki przed- i podyplomowej.
Powyższy model kompleksowej diagnostyki, profilaktyki i leczenia skolioz idiopatycznych jest koordynowany przez Zespół Zadaniowy Komitetu Rehabilitacji, Integracji Społecznej i Kultury Fizycznej Polskiej Akademii Nauk ds. diagnostyki i leczenia zachowawczego w przebiegu skoliozy idiopatycznej, któremu przewodniczy dr hab. prof. nadzw. Dariusz Czaprowski, sekretarz KR, KFiIS PAN.

Artykuł Nowa formuła specjalistycznej opieki medycznej nad dzieckiem ze skoliozą pochodzi z serwisu Świat Lekarza.