Prof. Iwona Niedzielska: w nauce warunkiem przekraczania granic jest interdyscyplinarność

• Obecnie implantami 3D możemy uzupełnić praktycznie każdą brakującą strukturę kostną, utraconą z powodu choroby czy urazu — mówi prof. Iwona Niedzielska, liderka zespołu nagrodzonego w konkursie Złoty Skalpel 2022.

• Jak podkreśla prof. Niedzielska, każdy uraz rozwojowy i chorobowy w zakresie twarzoczaszki wymaga rozważenia mikro- lub makrorekonstrukcji.

ZOBACZ TAKŻE: Relacja z ogłoszenia wyników konkursu Złoty Skalpel 2022 [WIDEO]

Jest pani pomysłodawczynią i wykonawczynią zabiegów chirurgicznych z wykorzystaniem złożonych indywidualnych implantów 3D części twarzowej. Skąd wziął się na to pomysł?

Należy zacząć od tego, że obecnie implantami 3D możemy uzupełnić praktycznie każdą brakującą strukturę kostną, utraconą z powodu choroby czy urazu. Przyznam, że początkowo nie wiedziałam, że jest to możliwe w tak dużym zakresie. Trudno mi było w to uwierzyć do momentu, aż pojawiłam się w centrum biotechnologicznym pod Łodzią, gdzie poznałam inżynierów zajmujących się tworzeniem indywidualnych endoprotez bioder. W tym samym czasie jeden z profesorów Uniwersytetu Medycznego w Łodzi już wprowadzał indywidualne implanty 3D wykonane z polietylenu na dno oczodołów u pacjentów, którzy doznali urazu. Tworzył je na podstawie obrazu tomografii komputerowej części twarzowej czaszki pacjenta, wykorzystując zwierciadlane odbicie kości ze zdrowej strony służące jako wzór implantu. Te doświadczenia skłoniły mnie do przemyśleń, dlaczego nie spróbować wykonać dużych implantów, zastępujących całą żuchwę, całą szczękę, a nawet całą twarz. Z technicznego punktu widzenia było to możliwe. Pytanie: jakich materiałów należy użyć, aby implanty były bezpieczne i trwałe. Jest wiele tworzyw, które mogą zastąpić kości, ale należy brać pod uwagę, jaką dokładnie rolę mają spełniać. Materiałem, który doskonale sprawdza się w jamie ustnej, jest tytan. Dowodem na to są łączniki tytanowe zakładane na implanty zębowe, na których robione są korony. Stwierdziłam, że mógłby być on wykorzystywany w sytuacjach, kiedy brakuje wystarczającej ilości tkanek miękkich do pokrycia implantu. Oczywiście, w praktyce klinicznej zawsze staram się minimalizować obszar obnażonego implantu, ale pacjenci, których kwalifikuję do tego rodzaju zabiegów, zwykle są już po zabiegach rekonstrukcyjnych, w których utracili nie tylko tkanki kostne, ale i miękkie.

Przygodę ze złożonymi implantami 3D zaczęłam od dość trudnego projektu, w którym zaplanowaliśmy endoprortezę stawu skroniowo-żuchwowego równocześnie z gałęzią żuchwy w trudnych warunkach anatomicznych u pacjentki z ankylozą stawu. Uraz i wiele zabiegów naprawczych doprowadziło u niej do całkowitego bloku kostnego rozciągającego się od podstawy czaszki do kąta żuchwy. Do zabiegu przygotowywaliśmy się dość długo, śledząc zawiłości anatomiczne pacjentki na stole anatomicznym na podstawie angio-TK. Zabieg skomplikowała za duża głowa wydrukowanej endoprotezy, która była odbiciem zwierciadlanym głowy po przeciwległej stronie, lecz niekoniecznie takiej, jaka była pierwotnie. Nie jesteśmy bowiem symetryczni. Wyciągnęliśmy z tego stosowne wnioski.

Kolejne implanty to były kolejne wyzwania?

Rzeczywiście, mieliśmy pacjentów, u których zniszczone były wszystkie ściany oczodołu, kolejne ankylozy z blokami kostnymi penetrującymi do przygardła i obejmującymi gałąź żuchwy czy patologie stawów po całkowite braki szczęki. Część zaprojektowanych endoprotez wprowadzaliśmy razem z przeszczepem kości ze strzałki na mikrozespoleniach naczyniowych.

Dużym wyzwaniem była 32-letnia pacjentka, która po 30 zabiegach z powodu rozszczepu podniebienia, w tym dwóch zabiegach na mikrozespoleniach naczyniowych zakończonych odrzuceniem przeszczepu, utraciła możliwość użytkowania jakichkolwiek uzupełnień protetycznych, a tym samym żucia, połykania, mówienia. Utrudnieniem była obecność blizn pozabiegowych na twarzy w okolicy fałdów nosowo-wargowych uniemożliwiających wprowadzenie dużego implantu, a tylko taki mógłby poradzić sobie z dużym obciążeniem jakie pojawia się w akcie żucia. Przez to wiele projektów zostało odrzuconych. Ostatecznie zaprojektowaliśmy złożony dwuelementowy implant tytanowy osadzony na szwach czołowo-jarzmowych, który wprowadziliśmy przez mikronacięcia skóry w okolicy kości jarzmowych, a konstrukcje tytanowe wzmocniliśmy wewnątrzustnie równoległymi belkami, na których osadzono pracę protetyczną. Znalezienie technika dentystycznego, który podjąłby się wykonania na tym pracy protetycznej graniczyło z cudem.

U kolejnej pacjentki, u której dwa lata wcześniej wykonano obustronną resekcję szczęki z powodu nowotworu, wykonaliśmy tytanowy implant 3D w jednej bryle, jednak analizy biomechanicznych obciążeń wykazały, że konstrukcja ta nie miałyby szansy przetrwać dłuższego czasu. W związku z tym powstawały kolejne projekty, w których modernizowaliśmy zakotwienia, wagę materiału, a nawet kierunek wprowadzania i fiksowania śrub. Każdy projekt zaskakuje, ale też imponuje, a przede wszystkim daje wielką satysfakcję, gdy niemożliwe staje się możliwe, a my możemy poprawiać jakość życia chorych.

Z jakich powodów pacjenci najczęściej wymagają zabiegów rekonstrukcyjnych twarzoczaszki?

Każdy uraz rozwojowy, chorobowy w zakresie twarzoczaszki wymaga rozważenia mikro- lub makrorekonstrukcji. Część rekonstrukcji to składanie np. złamanych kości, aby przywrócić wygląd i funkcje w sposób idealny. W innym przypadku, gdy w wyniku urazu, patologii czy wady brakuje kości lub mamy jej nadmiar, musimy „pobawić się” takim jej modelowaniem i uzupełnianiem, żeby również przywrócić kształt i funkcje. Najlepszą metodą rekonstrukcji brakujących tkanek w dzisiejszych czasach są przeszczepy unaczynionych struktur pobranych z odległych okolic ciała. Staramy się, żeby zabiegi te były wykonane z wykorzystaniem najnowszych narzędzi pomiarowych, ale także by przeszczep pobrany z innych okolic ciała pasował idealnie i miał wprowadzone implanty zębowe, jeśli odtwarzamy uzębiony odcinek. Jeśli pacjent nie kwalifikuje się do takich zabiegów lub zabiegi nie przyniosły oczekiwanego rezultatu, sięgamy po nowe technologie, takie jak implanty 3D. To wyjątkowo dobre rozwiązania, w których możemy odtworzyć każdą kość w wymiarze i kształcie jakim była, ale nie tkanki miękkie. Jednak i w tej kwestii zaczynamy realizować marzenia pacjentów. Rozpoczęliśmy współpracę w zakresie tworzenia epitez twarzy, w tym: oka, nosa, ucha.

W implantach ważny jest rodzaj zastosowanego materiału. Czy za każdym razem jest on dobierany indywidualnie, czy też istnieją w tym obszarze jakieś wytyczne?

Każdy projekt jest indywidualny, czasami analizowany latami, udoskonalany. Często zastanawiamy się, na ile możemy sobie pozwolić wykonać duży jednoczęściowy implant o lepszych właściwościach mechanicznych, a kiedy konieczne jest wykonanie złożonych wieloczęściowych implantów. Staramy się brać pod uwagę każdy rodzaj nacięcia skóry, późniejszych blizn. Znamy wady i zalety ubytkowych i addytywnych metod produkcji implantów tytanowych. W przypadku frezowania wyprodukowane elementy mają na ogół lepsze właściwości mechaniczne. Z drugiej strony, te produkowane metodami addytywnymi mogą być lżejsze, zawierać puste przestrzenie.

Jest kilka przyjaznych materiałów, z których wykonujemy implanty 3D. Ciągle najlepszym materiałem do wykonywania elementów zastępczych kości i zębów w miejscach największych obciążeń twarzoczaszki jest tytan. Oprócz tytanu do produkcji implantów używamy również polietylenu czy polieteroeteroketonu (PEEK). Pierwszy jest lekki, cienki, elastyczny, można go docinać nożyczkami, nie uszkadzając jego struktury. Najczęściej służy do odbudowy ścian oczodołów, szczęki, kości jarzmowej czy czołowej. Nie może się jednak obnażyć, bo ulega zakażeniu, dlatego szukamy dla niego miejsca tam, gdzie to ryzyko jest najmniejsze. PEEK jest grubszy i na tyle sztywny oraz twardy, że wybieramy go w indywidualnych przypadkach, gdy jesteśmy pewni, że nie musimy materiału docinać. Do każdego zabiegu dostajemy modele wydrukowanych czaszek ze szczęką i żuchwą, prototypy implantu, szablony do precyzyjnego cięcia kości. Precyzyjne cięcie kości dzięki szablonom sprawia, że większość implantów pasuje idealnie. Są też niespodzianki, są powikłania. Nie wstydźmy się tego. Rozmawiajmy o tym. Dzięki temu ciągle się doskonalimy.

Trochę innym wyzwaniem są endoprotezy stawu skroniowo-żuchowego. Wiemy, że tytan, z którego wykonywane są głowy i polietylenowe panewki to nie ideał, ale akceptowany materiał, podobnie jak w biodrach. Podkreśla się, że tytanową głowę wyrostka kłykciowego dobrze pokryć chromo-kobaltem. Tylko jak to połączyć?

Czy zabiegi rekonstrukcji twarzy z wykorzystaniem indywidualnych implantów 3D są refundowane?

Niestety, nie ma w koszyku świadczeń NFZ takiej procedury. Można starać się w indywidualnych przypadkach o sfinansowanie zabiegu w NFZ, ale brakuje na to czasu, a pacjentów ciągle przybywa. Dzięki wielkiej życzliwości dyrekcji szpitala możemy wykonywać jeden implant 3D miesięcznie, a koszt projektu i druku implantu pokrywa finansowanie procedury zabiegu bez żadnego zysku. Większym problemem są prace protetyczne, szczególnie na wieloczęściowych, składanych implantach 3D twarzoczaszki, których po pierwsze, nikt nie chce wykonać, bo są zbyt skomplikowane, a po drugie, nikt nie chce za to zapłacić. Smutne to, tym bardziej, że dotyczy chorych, którzy nie poprawiają tym wyglądu, tylko chcą dobrze funkcjonować, a najczęściej są pozbawieni całej szczęki czy żuchwy lub mają takie deformacje twarzy, że nawet mnie przerażają.

Pani innym projektem było wdrożenie operacji onkologicznych, w tym rekonstrukcji utraconych kości twarzoczaszki przeszczepami pobranymi z innych okolic ciała przy użyciu mikrozespoleń naczyniowych z równoczesnym wprowadzeniem implantów zębowych do przeszczepu.

Tak, kiedy zaczynaliśmy, byliśmy prawdopodobnie trzecim ośrodkiem chirurgii szczękowo-twarzowej w Polsce, który robił mikrozespolenia naczyniowe. Polegają one na pobraniu przeszczepu z innych okolic ciała na naczyniach małego kalibru, które następnie zostają wszyte do naczyń szyjnych. Dzięki temu ten przeszczep, który uzupełnia utracone tkanki twarzy, jest unaczyniony i ma szansę przeżyć. Nowatorskie w naszym podejściu było to, że wykorzystywaliśmy neuronawigację i modele stereolitograficzne po to, żeby w sposób praktycznie doskonały pobrać przeszczep z nogi czy z biodra. Wcześniej drukowaliśmy model, który następnie przykładaliśmy do kości, którą zamierzaliśmy wyciąć. Dzięki temu mogła być ona modelowana bezpośrednio w miejscu pobrania, gdy była jeszcze unaczyniona. Wówczas także wprowadzaliśmy do przeszczepu implanty zębowe, aby móc później wykonać na tym prace protetyczną. To istotne, żeby pacjent mógł cieszyć się również z jakości życia.

Jest pani również inicjatorką i wykonawczynią unikatowej metody leczenia naciekającej postaci guzów olbrzymiokomórkowych dużych rozmiarów za pomocą iniekcji sterydowych.

Wprowadzam je własną techniką w obszar śródkostnego guza. Jest to alternatywa dla dotychczasowej okaleczającej metody resekcji odcinkowej kości z usunięciem zębów i następczej rekonstrukcji przeszczepem z innych okolic ciała. W doniesieniach naukowych podobne sukcesy przy użyciu tej metody, w okresie kiedy się tego podjęłam, uzyskiwano w pojedynczych przypadkach małych guzów bez kontroli histopatologicznej i w krótkim czasie obserwacji. Ja mam własne obserwacje i wypracowane algorytmy postępowania w wielu podobnych przypadkach. Imponujące przypadki, które zapadły mi w pamięć i serce, to 13-letni chłopiec z guzem obejmującym połowę żuchwy z tkwiącymi wewnątrz zębami oraz młoda, pełnoletnia kobieta z guzem szczęki zakwalifikowana pierwotnie do jej całkowitej resekcji. Dzięki mnie ci pacjenci zostali poddani alternatywnej metodzie leczenia. W efekcie nie tylko mieli oni w pełni potwierdzoną mikroskopowo przebudowę kości, ale również zachowali żywe zęby. Długoletnie obserwacje bez cech wznowy są najlepszym dowodem dobrych wyborów.

Jakie motto przyświeca pani w pracy?

Praca w jednostce naukowo-dydaktycznej zobowiązuje do przekraczania barier, do poszukiwania nowych rozwiązań diagnostyczno-terapeutycznych i wyciągania wniosków z każdego potknięcia. Ważny jest każdy członek zespołu, jego talent, który trzeba pielęgnować, a przed wszystkim dawanie możliwości rozwoju nie tylko naukowego, ale głównie zawodowego. Należy spełniać małe marzenia, ale też wymagać, motywować i nagradzać. Przykładam wagę do kultury, do tworzenia rodzinnej atmosfery dla chorych przebywających na oddziale, do szacunku dla wszystkich.

Każdy, nawet najprostszy zabieg, który wykonujemy, jest modyfikowany z użyciem najnowszych technologii. Zmuszam do tego przede wszystkim siebie. Wdrożyliśmy technologie, które sprawiły, że zabiegi stały się bezpieczne i szybkie. Doceniliśmy rolę fizjo- i fizykoterapii w szybkiej rekonwalescencji chorych, którą sami stworzyliśmy dla potrzeb pacjentów z problemami w zakresie głowy i szyi.

Postęp współczesnej medycyny jest wręcz niewyobrażalny. Gdzie widzi pani granicę jej możliwości?

Nie widzę tych granic. Granice są ruchome, cechuje je ekspresjonizm od środka. Naprawdę wydaje mi się, że medycyna tak dynamicznie się rozwija, że niedługo wszystko będzie możliwe. W nauce warunkiem przesuwania i przekraczania granic jest interdyscyplinarność.

Pani sama nieustannie przesuwa granicę możliwości medycyny. Jakie są pani kolejne cele i marzenia zawodowe?

Mam co najmniej trzy. Pierwsze z obszaru bioinżynierii to stworzenie implantu biodegradowalnego, tzw. scaffoldu, który będzie można wprowadzić w to miejsce, gdzie w tej chwili wprowadzam implant indywidualny. Będzie on jednak zrobiony z takiego materiału, który z czasem pozwoli własnej kości całkowicie się odtworzyć, a scaffoldowi wchłonąć. Będzie on torowiskiem dla odbudowującej się kości.

Moje drugie marzenie to badanie profilu ekspresji ponad 22 tysięcy transkryptów mRNA w jednej mikromacierzy oligonukleotydowej na podstawie bioptatów tkankowych. Niestety, nie mam obecnie na to funduszy, ale rozpoczęłam kiedyś analizę, z której wynikało m.in., że u pacjentów z rakiem jamy ustnej nawet zdrowa tkanka jest w nadekspresji, co potencjalnie sprzyja nowym ogniskom nowotworowym czy przerzutom. W związku z tym chory powinien przede wszystkim zmienić swój styl życia, odciąć się od czynników kancerogennych. Uważam, że filozofią leczenia pacjenta onkologicznego jest nie tylko przeprowadzenie skutecznego zabiegu onkologicznego, ale wpływ ma radykalna zmiana stylu życia chorego od diety po urządzenia elektroniczne, których nie powinien mieć w swoim zasięgu, szczególnie podczas snu.

Moje trzecie marzenie to zakrojone na szeroką skalę badania związku przyczynowo-skutkowego zębopochodnych ognisk infekcji u pacjentów chorych na jedną z tzw. chorób odogniskowych, np.: miażdżycę, zapalenie mięśnia sercowego, kłębuszkowe zapalenie nerek, zapalenie nadtwardówki czy nerwu wzrokowego. Uważam, że tlący się, przewlekły czynnik zapalny w tych przypadkach odgrywa znaczącą rolę. Takie badania również kiedyś rozpoczęłam i, tak jak w poprzednim przypadku, nie mam funduszy, aby je kontynuować, a uważam, że zmieniłyby m.in. postępowanie profilaktyczno-terapeutyczne u pacjentów, u których konieczne jest usunięcie zębów przed przeszczepem szpiku w przebiegu choroby nowotworowej.

Poza tym moim niedoścignionym zawodowym marzeniem jest pracownia protetyczna z drukarkami, frezarkami 3D do tworzenia implantów indywidualnych, indywidualnych implantów zębowych i epitez twarzy, szablonów do większości zabiegów oraz robotyka w operacjach ortognatycznych.

POLECAMY TAKŻE: Złoty Skalpel 2022: nagrodzeni za prace nad nową terapią w mięsaku Ewinga - rozmowa z prof. Anną Raciborską [WIDEO]