Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые создали «умный» ортез для пальцев из материала с эффектом памяти формы
Переломы пальцев составляют около трети всех бытовых и спортивных травм, что объясняется их постоянной нагрузкой в повседневной жизни. Сложное анатомическое строение с хрупкими костями и подвижными суставами делает эту область особенно уязвимой. Основная проблема возникает на этапе лечения: традиционные методы фиксации часто приводят к осложнениям. Жесткие шины и гипсовые повязки дают недостаточно плотную фиксацию, не адаптируются к изменению отека и ограничивают движение. Неправильное сращение кости ведет к длительной реабилитации, хроническим болям и нарушению мелкой моторики. Это подтверждает необходимость создания современных решений в этой области. Ученые Пермского Политеха разработали ортез для реабилитации травмированных пальцев. Его основу составляет термоусаживаемая трубка из особого сшитого полиэтилена, обладающего памятью формы.
Согласно медицинской статистике, переломы пальцев составляют около трети всех бытовых и спортивных травм костной системы, занимая ведущее место среди причин обращения в травмпункты. Эта закономерность имеет простое объяснение: именно на них приходится основная нагрузка в повседневной деятельности — от тончайших манипуляций с современными гаджетами до серьезных физических усилий. Многофункциональность верхней конечности происходит благодаря сложной анатомической конструкции, объединяющей хрупкие кости, подвижные суставы и эластичные связки. Именно это совершенство делает их чрезвычайно уязвимыми — достаточно одного неосторожного движения, резкого удара или падения с упором на руку, чтобы получить серьезную травму.
Но само повреждение — это только начало проблемы. Главные трудности возникают на этапе лечения и восстановления. Ключевая опасность кроется не столько в самом переломе, сколько в качестве последующей фиксации. Традиционные методы иммобилизации (обездвиживания поврежденного участка) — громоздкие гипсовые повязки или жесткие пластиковые шины — часто приводят к серьезным осложнениям. Существующие ортезы (специальное медицинское приспособление для фиксации и поддержки конечностей) часто не решают этих проблем — они могут недостаточно плотно «обхватывать» палец, не позволяют регулировать степень сжатия при рассасывании отека, а некоторые модели ограничивают подвижность соседних здоровых суставов.
Если повязка наложена неидеально или ослабла, когда отек спал, кость может срастись неправильно. Это приводит к долгим месяцам реабилитации, хроническим болям, тугоподвижности суставов и, в конечном счете, стойкому нарушению мелкой моторики. Создание современного, эффективного и удобного средства фиксации — важная задача для современной медицины и биомеханики.
Ученые Пермского Политеха разработали новый ортез, который кардинально меняет подход к восстановлению после травм пальцев. Его основу составляет термоусаживаемая трубка из специально разработанного сшитого полиэтилена (это означает, что молекулы материала соединены прочными поперечными связями, образуя единую сетчатую структуру), которая демонстрирует уникальные свойства памяти формы. Этот материал способен запоминать свою первоначальную конфигурацию и возвращаться к ней после термического воздействия. Статья опубликована в «Российском журнале биомеханики», т. 29, №3, 2025 год. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM- 2023-0006).
— Технология применения ортеза проста. На забинтованный палец пациента надевают предварительно расширенную при температуре 120°C полимерную трубка, после чего ее нагревают с помощью медицинского фена до температуры 60–70°C. Под воздействием тепла материал, обладающий памятью формы, начинает плавно сжиматься, плотно облегая анатомические особенности пальца и формируя идеально подогнанную фиксирующую конструкцию, — рассказала Юлия Фасхутдинова, научный сотрудник кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ.
Особенность разработки — возможность многократной коррекции степени фиксации в процессе лечения. По мере уменьшения посттравматического отека врач может повторно прогреть ортез, обеспечивая его дополнительную усадку и поддерживая оптимальное давление на ткани. Это решает одну из основных проблем традиционного гипсования, когда после спадания отека повязка перестает выполнять свою фиксирующую функцию.
На этапе создания методики исследователи хотели получить механические характеристики трех типов материалов: сшитого полиэтилена, марлевого слоя, мягких тканей пальца руки. Для этого ученые проводили испытания на лабораторных макетах с применением специальных измерительных комплексов, а затем опробовали на людях.
— Для проведения расчетов необходимо было получить экспериментальную зависимость напряжений и деформаций для бинтового слоя, а также для живых тканей пальца руки. Мы разработали уникальную методику «винтовой намотки», позволяющую без специальных экспериментальных установок получить нужные данные. Суть метода заключается в оценке деформации тканей по мере удлинения ленты. Ее наматывают на палец с одной стороны, а с другой на ленту подвешивают калиброванный груз. Исследуя характеристики марлевого слоя, исследователи многослойно наматывали бинт на жесткую недеформируемую основу из алюминиевой трубы. Поверх него наматывали ленту, подвешивали грузы и измеряли удлинение ленты. Полученные параметры деформации стали основой для построения точной 3D-модели системы «палец-бинт-ортез» в специализированном программном комплексе Ansys, — объяснил Олег Сметанников, доктор технических наук, профессор кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ.
Комплексный подход открыл возможность виртуального тестирования различных конфигураций ортеза, где особое внимание исследователи уделили вопросам безопасности разработанной конструкции. С помощью численного моделирования ученые нашли параметры, при которых создаваемое «фиксатором» давление на ткани не превышало критического значения восемь–десять килопаскалей (давление перекрытия кровотока, при превышении которого может нарушиться кровоснабжение тканей). Это сохраняет нормальное кровоснабжение пальца во время лечения.
Для практикующих врачей ученые разработали четкие рекомендации по подбору оптимальных параметров в зависимости от индивидуальных анатомических особенностей пациента (например, время нагрева для разных зон фиксации, алгоритм коррекции при спаде отека и т.д.).
Исследователи предлагают новую технологию к проведению клинических испытаний и внедрению в практику. Использование доступных промышленных компонентов делает разработку экономически целесообразной, а простота применения позволяет быстро освоить методику в медицинских учреждениях различного уровня. Ученые планируют запатентовать данную разработку.
Telegram 
Дзен 
VK По замыслу исследователей, в будущем нетрадиционный способ доставки кислорода в организм, который они называют «энтеральной вентиляцией», может стать спасением для пациентов с дыхательной недостаточностью. Эксперимент подтвердил безопасность процедуры для людей, что приближает ученых к реализации идеи.
Насколько счастливым нужно быть человеку, чтобы это начало благоприятно сказываться на продолжительности жизни? Ученые определили минимальный уровень субъективного ощущения благополучия, или счастья, преодолев который, оно становится фактором, позитивно влияющим на здоровье населения страны.
В образцах грунта с обратной стороны Луны, доставленных на Землю автоматической станцией «Чанъэ-6», обнаружили редчайшие следы внеземного вещества — фрагменты метеоритов, упавших на естественный спутник миллиарды лет назад.
В густой оранжевой дымке Титана, где температура опускается до минус 180 градусов Цельсия, происходят невозможные по земным меркам химические реакции: молекула циановодорода (HCN), рожденная в атмосфере из азота, метана и этана, могла сформировать кристаллы, объединяющие вещества противоположной природы.
Первый официальный документ, описывающий принцип действий в случае возможного контакта с внеземной цивилизацией, был принят Международной академией астронавтики (IAA) в 1989 году. С тех пор декларацию неоднократно пересматривали, а ее обновленную версию, адаптированную под реалии XXI века, ученые разработали совместно с участниками проекта по поиску инопланетян SETI.
Насколько счастливым нужно быть человеку, чтобы это начало благоприятно сказываться на продолжительности жизни? Ученые определили минимальный уровень субъективного ощущения благополучия, или счастья, преодолев который, оно становится фактором, позитивно влияющим на здоровье населения страны.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
Археологи Института истории материальной культуры РАН (ИИМК РАН), при поддержке фонда «История отечества» в ходе раскопок обнаружили на всемирно известной стоянке каменного века Костенки-17 в Воронежской области редчайшие украшения из зубов песца и окаменелой раковины, а также уникальный для этого времени нуклеус из бивня мамонта для снятия заготовок.
Экспедиционное судно «Эндьюранс» более века называли самым прочным деревянным судном, когда-либо построенным человеком. Но находка, сделанная на дне моря, и изучение старых писем раскрыли неприятную правду. Легендарный «Эндьюранс» Шеклтона вовсе не был непобедимым левиафаном. Напротив, он имел фатальные недостатки, а капитан знал об этом еще до того, как ушел в роковое плавание к берегам Антарктиды.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно