#эндопротезирование

Ежегодно тысячам людей устанавливают титановые эндопротезы суставов. Успех приживления зависит от микрорельефа: идеальная шероховатость помогает костной ткани врастать в имплант, а хаотичная или слишком гладкая поверхность приводит к отторжению в 5% случаев. Для создания нужного рельефа применяют электроэрозионную обработку — с помощью искр выплавляют нужную геометрию даже на сверхпрочных сплавах. Но они бьют случайно, а чтобы предсказать форму каждой ямки, нужны сложные расчеты, которые требуют суперкомпьютеров и много времени. Поэтому производители действуют методом проб и ошибок. Ученые Пермского Политеха впервые в России разработали 3D-модель, которая с точностью 98% прогнозирует изменение поверхности импланта. Это позволяет за секунды рассчитать режим обработки и получить идеальный рельеф до запуска станка.

Проблема износа тазобедренных суставов с каждым годом становится все актуальнее: малоподвижный образ жизни, лишний вес и старение населения ведут к инвалидизации и снижению качества жизни. Традиционные металлические протезы, которые сегодня ставят миллионам пациентов, со временем расшатываются, вызывают воспаление и требуют повторных операций. Альтернативой оказывается углерод-углеродный композит — биосовместимый и износостойкий материал, который уже доказал свою пригодность для бедренного компонента имплантата. Однако протез состоит не только из него, но и из другой детали, которая работает в более сложных условиях и сильнее подвержена разрушению. Именно эта часть конструкции до сих пор не была изучена, а значит, создавать полноценные композитные протезы сейчас преждевременно. Ученые Пермского Политеха впервые восполнили этот пробел: они создали модель чаши из углепластика и определили, при каких нагрузках в ней начинаются повреждения. Результаты позволят инженерам перейти к проектированию полностью композитных эндопротезов с предсказуемым сроком службы.

Современные металлические имплантаты для суставов сегодня успешно заменяют изношенные кости, но часто оказываются слишком жесткими для организма. Со временем это приводит к разрушению ткани вокруг протеза, его расшатыванию и необходимости повторной операции. Перспективной альтернативой считаются углерод-углеродные композиты, которые способны «срастаться» с живой костью. Однако до сих пор инженеры не могли точно предсказать, как именно этот процесс влияет на прочность конструкции, используя для расчетов упрощенные и неточные модели. Ученые Пермского Политеха впервые разработали модель, которая впервые реалистично описывает врастание кости в имплантат и позволяет точнее прогнозировать его долговечность.

В последние годы мировой спрос на технические средства реабилитации растет: люди нуждаются в искусственных конечностях и суставах, устройствах, поддерживающих слух и зрение. В России около 13 миллионов человек лишены возможности нормально передвигаться и нуждаются в приспособлениях для мобильности, в частности, в протезах. Ученые Пермского Политеха рассказали, как эндопротезирование помогает вернуться в строй людям, утратившим тазобедренный сустав, какие протезы конечностей существуют и на что способен самый «навороченный» из них, а еще о том, какие проблемы протезирования пытается сегодня решить наука.