- Pomysł opracowania protezy kończyny dla zwierząt wziął się z dwóch źródeł - wyjaśnia dr inż. Piotr Prochor z Instytutu Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego, współtwórca wynalazku. - Pierwsze źródło to artykuły przedstawiające badania kliniczne problemów związanych z amputacjami u zwierząt, drugie - informacje od lekarzy weterynarii. Zwierzęta, w szczególności aktywne, jak psy czy koty podlegają często dużym uszkodzeniem mechanicznym w wyniku wypadków komunikacyjnych, czy też innych jakichś uderzeń, które mogą powodować konieczność przeprowadzenia operacji amputacji. Ta konieczność może również wynikać z powodu zmian nowotworowych, które często występują w obszarze układu kostnego zwierzęcia.

Sama proteza to mechanizm, nad którym można mieć kontrolę, ułatwiając zwierzęciu prawidłową rekonwalescencję.

- Nasza proteza głównie składa się z implantu dokostnego, który następnie przechodzi w system regulacji wysokości, jak też system dostosowania odpowiedniej masy protezy, system amortyzacji poprzez system zamocowania odpowiedniej sprężyny oraz zastosowania odpowiedniego systemu, którym można regulować sposób amortyzacji i łagodzenia tłumienia – objaśnia konstrukcję wynalazku mgr inż. Monika Izabela Grykin. - W naszej protezie wyszczególniony jest cały system regulacji wysokości na zasadzie płynnej regulacji poprzez obrót dwóch komponentów. Jednym z głównych komponentów jest stopka, która wykonana jest z gumy. Pozwala na wykonywanie zwierzęciu tak naprawdę wszystkich ruchów, które jest w stanie wykonać. Umożliwia poprawne stawianie łapy, a dodatkowo jest antypoślizgowa i zapewnia amortyzację.

W tym wynalazku efekt pracy inżynierskiej bezpośrednio łączy się z funkcjonowaniem żywego organizmu.

- Implant dokostny jakby służy do bezpośredniego zakotwiczenia implantów w kość zwierzęcia – wyjaśnia Grykin. -  Dodatkowo posiada porowaty kołnierz, który umożliwia przyrost tkanki kostnej do implantu, przez co zachodzi odpowiednia osteointegracja. W naszej protezie zastosowana jest dodatkowa obudowa, która ma na celu poprawienie prawidłowej osteointegracji, zwłaszcza w pierwotnym przenoszeniu obciążeń zaraz po przeprowadzonej operacji.  Obudowa ta pozwala na przenoszenie tych pierwotnych częściowych obciążeń i odciąża implant dokostny. Dzięki temu, tkanka kostna ma czas, żeby spokojnie i naturalnie przyrosła implant dokostny, podczas kiedy obudowa przenosi największe obciążenia.  Wynalazek pozwala psu zaraz po operacji stanąć na łapę i prawidłowo funkcjonować. Po ukończonej osteointegracji, kiedy tkanka kostna w odpowiedni sposób przerośnie, dodatkowa obudowa jest po prostu zdejmowana i pozostaje proteza umieszczona wyłącznie na implancie dokostnym, który zostaje już w kości ze zwierzęciem i staje się jego przyjacielem.

W skład twórców projektu protezy wchodziły trzy studentki: Kamila Dominika Borowska, Monika Izabela Grykin i Barbara Fiedoruk oraz dwóch nauczycieli akademickich: dr inż. Piotr Prochor oraz dr inż. Piotr Borkowski.

- Pomysł protezy dla psa pojawił się na zajęciach u doktora Prochora, gdzie musiałyśmy stworzyć projekt jakiegoś urządzenia, jakiś konstrukcji biomedycznej i zdecydowałyśmy się względu może też na miłość, jaką darzymy zwierzęta i to , że one też zasługują na godne traktowanie i komfort życia – mówi mgr inż. Monika Izabela Grykin. - W rozwiązaniach, które obecnie są stosowane, protezy umożliwiają tylko funkcjonowanie zwierzęciu - aby coś w tej łapie było, żeby pies po prostu potrafił stanąć czy przejść jakiś odcinek. Nam zależało na tym, żeby ta proteza była bardziej uniwersalna, żeby była dostosowana do rozmiarów różnych psów, a nie tak jak jest do tej pory, kiedy jedna proteza jest projektowana dla konkretnego psa.

Politechnika Białostocka ma Ośrodek Własności Intelektualnej, który współpracuje z Urzędem Patentowym Rzeczypospolitej Polskiej i Europejskim Urzędem Patentowym EPO

- Każdą konstrukcję, która wykazuje się pewnego rodzaju innowacją, warto próbować opatentować - podpowiada dr inż. Piotr Prochor. - Politechnika Białostocka daje taką możliwość pracownikom, absolwentom. Dla naszych studentów jest to wartościowe nie tylko jako przeżycie, ale też to dokument, który może pozwolić na uzyskanie później wymarzonej pracy!

Czy jest szansa na komercjalizację tak wyjątkowego patentu?

- Wszelkiego rodzaju badania funkcjonalności wskazują, że nasza proteza może stanowić urządzenie, które będzie bardziej funkcjonalne od obecnie stosowanych - prognozuje dr Prochor. - Obecnie stosowane protezy, są to protezy głównie sztywne, które zawierają pewnego rodzaju elementy elastyczne pozwalające na uzyskanie jak największej funkcjonalności. Jednakże ze względu na rozwiązania, które my zastosowaliśmy do własnej koncepcji, mogą one zapewnić większą funkcjonalność niż obecnie stosowane rozwiązania. Być może po wprowadzeniu pewnych poprawek przez lekarzy weterynarii i przez samych technologów od producenta, który ewentualnie zdołałby wdrożyć opracowany przez nas wynalazek, bylibyśmy w stanie wytworzyć pewnego rodzaju rozwiązania konstrukcyjne, które byłyby dość pionierskie na rynku polskim, a być może kiedyś i zagranicznym.

Wynalazek pracowników i studentek uzyskał patent dla protezy kończyny dla zwierząt 3 listopada 2021 roku. Sam patent trwa od dnia 11 lipca 2019 roku.

Dr inż. Piotr Prochor

• adiunkt w Instytucie Inżynierii Biomedycznej Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej
• autor szeregu publikacji o zasięgu międzynarodowym (sumaryczny Impact Factor = 19,261, wskaźnik Hirscha = 5)
• współtwórca 6 patentów na wynalazki z zakresu inżynierii biomedycznej
• kierownik sukcesywnie zakończonego grantu naukowego Narodowego Centrum Nauki
• główny wykonawca grantu w ramach programu „Rzeczy są dla ludzi” Narodowego Centrum Badań i Rozwoju
• członek Polskiego Towarzystwa Biomechaniki
• opiekun Studenckiego Koła Naukowego ORTHOS, działającego na Wydziale Mechanicznym Politechniki Białostockiej