Een cruciaal dopje in je knie, dankzij een bijzonder lab op Padualaan 99

In het lab op Padualaan 99 werkten studenten aan een echte oplossing voor een medisch probleem. Hoe een dopje uit de 3D-printer zorgt voor pijnvrije knieën...

Als je de deur van het lab opent bij het kenniscentrum Technologie en Innovatie, komt de zware geur van verbrand plastic je tegemoet. Uit de printer. Kartonnen doosjes, computers en een enorme machines vullen het lab van zo’n 600 vierkante meter. Het is, onder veel meer, de kraamkamer van het dopje voor de kniedistractor. Een piepklein dingetje, maar een zegen voor patiënten. En een heel leerzaam project voor onderzoekers en studenten.

Docent en onderzoeker Rik Lafeber (31) krijgt begin januari 2016 een telefoontje van ArthroSave met de vraag: ‘Hoe krijgen we een kniedistractor aan het bot bevestigd, zonder dat aan de zijkant een vlijmscherpe pin blijft zitten?’

Zo’n kniedistractor is een apparaat dat de peperdure en bloedige knieprothese-operatie onnodig moet maken. ArthroSave is een spin-off van het UMC en houdt zich bezig met behandeling van artrose in de knie. Doordat mensen steeds ouder en dikker worden, komt knie-artrose steeds vaker en eerder voor. Het kraakbeen tussen het boven- en het onderbeen slijt en meestal is een knieprothese-operatie de enige oplossing. De specialisten vervangen daarbij het kraakbeen en een stuk van de botten door plastic en metaal.

De operatie duurt een uur, het herstel drie maanden. In vijftien procent van de gevallen komen de klachten na een paar jaar terug. Een tweede operatie is dan noodzakelijk. Maar die is veel complexer doordat de botten al beschadigd zijn. Hoogleraar medische biologie Floris Lafeber en zijn collega orthopedisch chirurg Peter van Roermund breken er zich het hoofd over. Voor een oplossing richten ze ArthroSave op.

Scherpe pin
ArthroSave bedenkt de kniedistractor. Dat frame trekt de botten van het been iets uit elkaar waardoor het kraakbeen weer ruimte krijgt. Zo kan het herstelproces in de knie starten, een proces dat doorgaat na het verwijderen van het frame. Op deze manier kan een eerste prothese tot wel tien jaar worden uitgesteld.

Voor de bevestiging aan de botten worden pinnen gebruikt die door de huid en de spieren in het bot worden geschroefd. De pin die uit het been steekt, is scherp genoeg om het andere been of iemand anders lelijk mee te verwonden. Er moet een dop op. En daar komt het kenniscentrum van de HU naar voren. Die ziet een uitstekende casus, waarmee een groep studenten aan de slag gaat.

‘We keken foto’s van een knieoperatie. Die open wond met bloed en pus maakte indruk. ‘

Het blijkt niet gemakkelijk. De studenten moeten grondig voorwerk verrichten, onder begeleiding van Rik Lafeber. Hij stimuleert ze vooral te experimenteren met prototypes, ‘ want een opdrachtgever heeft ook niks aan alleen een verslag’, aldus de docent.

Derdejaars student technische informatica Koen de Gruijter gaat met zijn studiegenoten aan de slag met de dop. ‘We keken foto’s van een knieoperatie. Die open wond met bloed en pus maakte indruk. Vervolgens kregen we uitleg over hoe de kniedistractor aan de botten werd bevestigd. De pinnen staken eruit en het leek ons niet zo moeilijk daar iets aan te doen. Ik vond het super interessant omdat ik wist dat we er echte patiënten mee zouden helpen’.

Hoogleraar Lafeber noemt de studenten ‘slimme en creatieve jongelui. Dat merk je meteen. Ze gingen professioneel te werk, stelden de goede vragen.’

Prototypes
De ‘jongelui’ ontwerpen op de computer tientallen prototypes. Waarom wordt de dop er niet gewoon opgeschroefd, vragen ze zich af. Maar in het ziekenhuis werkt men zelden met ‘verspanende technieken’: Bij het maken van schroefdraad komen spaanders vrij die in de wond terecht kunnen komen. De studenten moeten een dop maken die gemakkelijk op de botpin kan worden geklikt maar er moeilijk afgaat.

Daarvoor moeten ze zich verdiepen in de medische richtlijnen waaraan de dop moet voldoen. Hij moet steriel zijn en gemakkelijk schoon te maken. Na vier maanden hebben ze de perfecte dop op het scherm.

De studenten kiezen voor de 3D printer. Daarmee hoeven ze geen mal te maken. En: de printer staat al in het lab.

Maar dan rijst een probleem met de mal. De spuitgieter kan er een maken, maar die kost zo’n 40.000 euro. Spuitgietmallen zijn altijd duur, LEGO betaalt doorgaans zo’n twee miljoen voor een nieuw LEGO-onderdeeltje. Moet ArthroSave de dure mal betalen? Maar wat als ze de kniedistractor niet aan de man kunnen brengen? En als de dop anders moet, moeten ze de aanpassing van 15.000 euro dan ook betalen?

De studenten kiezen voor de 3D printer in plaats van de spuitgieter. Daarmee hoeven ze geen mal te maken en de printer staat al in het lab. Het enige nadeel is dat de doppen per stuk flink duurder zullen zijn, namelijk 1 euro in plaats van 2 cent. Maar dat is van later zorg.

Champagne
Zes weken later presenteren ze de eerste doppen aan ArthroSave, een spannend moment. En ze zijn er ook wel klaar mee. Het bedrijf geeft zijn fiat en dat geeft een zeer goed gevoel. De volgende dag gaat de productie van start.

Maar ArthroSave komt terug en wil opnieuw praten. Hoe zou de dop kunnen meten of er in de knie een ontsteking dreigt te ontstaan? Er moeten een sensor, een computer en batterijtje in. Maar hij mag niet groter worden, want de patiënt moet wel zijn broek kunnen aantrekken.

De studenten van ICT minor ‘Smart devices and apps’ weten er wel raad mee en ook zij maken tientallen prototypes. In plaats van een batterij zetten ze er een oplaadbare lithium accu in, zoals in smartphones. De sensor en het computertje maken ze gewoon heel erg klein. Missie geslaagd.

‘Toen ik wakker werd na de operatie voelde ik meteen dat de permanente pijn verdwenen was’

Ondertussen blijven ze niet onopgemerkt door de media. Ze komen op televisie, waarin patiënt Andrea de Vos haar ervaring met de kniedistractor beschrijft: ‘Distractie is best heftig. Je hebt acht wonden in je been van de pinnen waarmee het frame vastgemaakt wordt aan het bot, en dan zes weken lang. Maar toen ik wakker werd na de operatie voelde ik meteen dat de permanente pijn verdwenen was. Simpelweg omdat de twee delen van het kniegewricht al direct twee millimeter uit elkaar waren getrokken.’

Inmiddels zijn bijna tweeduizend doppen gemaakt en het eind is nog niet in zicht. Lafeber senior is te spreken over de samenwerking, maar vindt dat de organisatie nog professioneler kan: ‘Offertes en rekeningen kunnen sneller verstuurd worden. Als de hogeschool hiermee zou willen doorgaan, raad ik ze aan iemand aan te nemen die dit ondersteunt.’

Patent
Verdient de HU er geld aan? Nee. Is er patent aangevraagd? Nee. Het is niet toegestaan geld te verdienen en de kennis is van het onderwijs en uiteindelijk voor iedereen. Maar de ervaring die het kenniscentrum met dit project heeft opgedaan nemen ze mee. Bijvoorbeeld naar hun samenwerking met de scheepsbouw.

Voor informaticastudent Koen is het ook leerzaam. Hij wilde vroeger altijd door in de medische techniek maar ziet daar nu van af. ‘Alles moet gedocumenteerd en dat kost ontzettend veel werk. Het is me te bureaucratisch, het gaat me te traag.’

Uiteindelijk zal ArthroSave waarschijnlijk overstappen naar een spuitgietmal en naar een ander bedrijf. Maar de HU, het onderzoek en het bedrijfsleven hebben elkaar zo een poosje op weg geholpen.

N.B. Momenteel onderzoeken ze of een zelfde soort distractor ook zou kunnen werken voor de duim.

Deel via...

Geef een reactie Let bij het reageren op onze spelregels.

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

 

3 reacties