Martin Kopeček z LFHK: Tiskneme pro medicínu i pro radost

„Využíváme 3D technologie ve třech rovinách – pro podporu výzkumu, výuky a medicínské účely,“ říká Martin Kopeček, vedoucí laboratoře 3D technologií, jež nabízí „služby“ v oblasti 3D tisku celé Lékařské fakultě UK v Hradci Králové a částečně i fakultní nemocnici. Po vlastním vážném úrazu míchy viděl, v čem lze asistenční pomůcky zlepšovat. 

S komplexní výukou začali na LFHK UK u studentů stomatologie, v níž se 3D technologie hodně prosazují – především na univerzitách v zahraničí. „Nejprve se medici naučí preparovat na výukovém přípravku zuby pro korunky a pracovat se speciálním intraorálním skenerem. Pomocí modelovacího softwaru si požadovaný element – kupříkladu horní a dolní čelist – virtuálně upraví a poté vytisknou reálný model pomocí 3D tiskárny. Očistí jej od gelové podpory a zkontrolují. Získají tak svůj vlastní model, s nímž pak v dalším semestru pracují a zhotovují na něm například korunky anebo můstky,“ popisuje inženýr Martin Kopeček. 

Výtisky i pro nemocnici

Dále v Hradci Králové využívají 3D tisk pro výrobu pomůcek, třeba v anatomii. „Kosti pro výuku pocházejí původně z vykopávek, proto jsou křehké a často jim chybějí nějaké drobné části jako výrůstky a podobně, tudíž nejsou zcela anatomicky dokonalé. My si je ale pomocí 3D technologií můžeme sami vyrobit. Studenti medicíny si mohou všechny preparáty zblízka prohlédnout a osahat, což je z výukového hlediska mnohem efektivnější, než model studovat pouze ve skriptech nebo na monitoru počítače,“ vysvětluje Kopeček v „labu“ LFHK UK.

Laboratoř spolupracuje i s Fakultní nemocnicí Hradec Králové, pro jejíž kliniku onkologie a radioterapie tiskne nástavce a doplňky brachyterapie (radioterapie, která cílí přímo na nádor, a šetří tak zdravé okolní tkáně; využívá se zejména v léčbě rakoviny děložního čípku, nádorů prostaty, prsu, penisu či plic – pozn. red.). „Je to asi ten nejnáročnější a nejzodpovědnější úkol, s nímž jsem se na fakultě setkal. O to větší mám radost, když mi kolegové z nemocnice volají s díky, že to funguje a proces léčby se zefektivnil. Pacienti se cítí komfortněji, dochází i k lepšímu zavádění léčebných nástrojů pomocí mých přípravků. To je přesně důvod, proč zde pracuji. Protože vidím ten hmatatelný dopad! Něco vymyslím a pak i vyrobím, předám svou zkušenost i znalost dál a někomu tím skutečně pomohu,“ pochvaluje si Martin Kopeček.

 
V laboratoři tisknou ve 3D nástavce a doplňky brachyterapie, v tomto případě penisu, pro Ústav radiologické onkologie FN Hradec Králové.  

Očima technika i pacienta

V popisu práce toho má ale mnohem víc než „jen“ 3D tisk, k němuž se dostal až později během svého působení na Lékařské fakultě v Hradci Králové. Vystudoval mechatroniku na Technické univerzitě v Liberci a následně také na vysoké škole v lužické Žitava a Zhořelci (Hochschule Zittau/Görlitz). V průběhu studia utrpěl vážný úraz, při němž si poškodil míchu. Dnes střídá chůzi o berlích a jízdu na vozíku.

„Dva roky jsem strávil po rehabilitačních zařízeních a z pohledu studenta technického oboru jsem viděl nedostatky v oblasti asistenčních pomůcek a při tom mě napadalo, co všechno by šlo udělat lépe.“ V rámci diplomové práce, kterou dokončoval v Německu, spolupracoval s firmou Ottobock, což je jeden z největších výrobců protetických pomůcek na světě. Dostal se tam k vývoji bezkontaktních senzorů a tomuto oboru se, s krátkým odskočením k IT, věnuje dodnes.

„Zjistil jsem, že peníze nejsou všechno. Když nemáte z práce radost, nikam se neposouváte. Proto jsem práci v IT po bezmála dvou letech ukončil a začal plně působit zde na Lékařské fakultě,“ vzpomíná na dobu před zhruba osmi lety, kdy jako doktorand nastoupil na Ústav lékařské biofyziky s projektem využití bezkontaktních senzorů v medicíně.

Ovládání lůžek jen očima

„Ještě za mých studií v Německu mě oslovila Česká asociace paraplegiků s nápadem vytvoření asistenční sexuální pomůcky – jakéhosi elektronického zařízení, jež by pacient s významným omezením motoriky dokázal ovládat, a zapojil se tak aktivně do pohlavního styku. Během promýšlení jsem ale přišel na to, že lidé upoutaní na lůžko mají mnohem zásadnější problém, a sice že to lůžko nedokáží ovládat. Proto jsem se rozhodl zkusit vyřešit nejprve toto,“ představuje projekt, v němž využil technologii takzvaného eye trackingu (sledování pohybu očí), na níž postavil svůj aplikační výzkum pro bezkontaktní ovládání polohovacích lůžek.

Pacient ležící na lůžku se dívá na displej a prostřednictvím okohybných manévrů, speciálních příkazových sekvencí, lůžko ovládá. Zařízení pozná, že se na něj člověk dívá, a začne s ním komunikovat. Naopak ho lze kdykoli ukončit tím, že se podíváte jinam nebo zavřete oči.

Makety kostí, pomůcky pro stomatologii, ale i pro zkoumání mechanické odolnosti různých struktur – „lešení“ pro růst nových biologických tkání. 

Znalosti pro budoucnost

Během práce na tomto projektu, zhruba rok po svém nástupu na fakultu, se dostal k 3D tisku. Z grantu pořídil stereolitografickou tiskárnu a postupně začal práci s 3D tiskem nabízet studentům v rámci nepovinných předmětů. „Byl o ně slušný zájem, a tak jsme nejprve zkoušeli vytvářet implantáty do lebky. Student prvního ročníku ještě nemá přesné povědomí o tom, jaký plast má jakou pevnost a pružnost. Ale může se podívat, jaké parametry má lidská kost, jaké materiály zde využíváme a který je k ní nejblíž,“ uvádí jeden z příkladů mladý inženýr, který vede s lékaři o 3D tisku časté debaty.

Někteří z nich se totiž domnívají, že ho studenti zatím znát nepotřebují, a v praxi znalost tvorby modelu nevyužijí. „Já jim oponuji tím, ať si uvědomí, kam se 3D tisk posunul za posledních deset let. A kam se nejspíš dostane za dalších dvacet! Řada našich studentů se stane špičkovými operatéry, kteří budou tyto technologie používat, a proto by o nich měli něco vědět už dnes,“ argumentuje Kopeček s tím, že už nyní se s nimi v praxi čerství absolventi setkávají. „Až později přijdou někam na kliniku, nebude pro ně práce s 3D tiskem velká neznámá, ale vzpomenou si, jak ho na fakultě využívali, s jakým materiálem pracovali. Dovedou zde nabyté znalosti aplikovat a porovnat s tamní praxí a třeba i obohatit svůj lékařský tým,“ věří Martin Kopeček.