Держать спину

1680
Галина Вологодская, Восточно-Казахстанская область

«Слойки» из металла

Два года назад «Казахстанская правда» рассказала о проекте Восточно-Казахстанского технического университета по изготовлению имплантов («Металл элитный, марки Grade», 30.01.2018 года). Напомним: ученые предложили технологию по выпуску медицинских изделий на 3D-принтере, а также по нанесению напыления из биосовместимых металлов.

На сегодня научный проект вышел на заключительную стадию: в столичном НИИ травматологии и ортопедии успешно прооперировали двух пациентов, установив им межпозвоночные кейджи. Врачи конс­татировали: искусственные крепления прижились.

...Сидячий образ жизни и эра гаджетов с каждым годом множат армию людей, испытывающих проблемы с позвоночником. На сегодня чуть ли не самыми востребованными имплантами в спинальной хирургии стали кейджи – искусственные конст­рукции, нормализующие состоя­ние позвоночного столба.

Кейдж – это, образно говоря, шайба или полая трубка, которую размещают между позвонками для их стабилизации. Внутрь вкладывают транс­плантат – костную ткань самого пациента. Ткань постепенно срастается с телом позвонков, а кейджи удерживают их так, чтобы спинной мозг и корешки нервов не сдавливались.

Во всем мире для изготовления имплантов применяют субтрактивный метод, или, если проще, отсечение от заготовки всего лишнего. Ученые Восточного Казахстана предложили делать медицинские изделия на 3D-принтере путем послойного добавления материала.

Как пояснил Дмитрий Догадкин, инженер-исследователь университетского центра опережающего развития Veritas, именно такая слоеная «выпечка» позволила сделать конструкции сложными по геометрии и пористыми по структуре.

– Врачи ставили перед нами задачу создать кейджи с порис­той структурой, – рассказал научный сотрудник. – По сути, изделие получает готовую сеть разветвленных каналов для прорастания сосудов. Это повышает приживаемость. При обычных технологиях получить такие импланты невозможно. Кроме того, у наших кейджей зубчики ровные, тогда как у зарубежных образцов – косые. Мы сделали такую конструкцию в соответствии с рекомендациями НИИ.

Образцы, переданные медикам для клинических испытаний, изготовлены из сплава титана, алюминия и ванадия. Это общепринятое сертифицированное сочетание металлов, не требующее дополнительных проверок. Однако в сотрудничестве с Ульбинским металлургическим заводом ученые разработали еще сплав из титана, ниобия и тантала.

Два года назад такие «таблетки» Ti-Nb-Ta исследователи вживили кроликам и в течение нескольких месяцев следили за их состоянием. Анализы, проведенные в лабораториях Новосибирска и Нур-Султана, показали превосходную биологическую совместимость. Тем не менее, по словам Дмитрия, у материа­ла все-таки есть два минуса. Во-первых, тяжелые ниобий и тантал увеличивают вес изготовленных из них имплантов. А во-вторых, эти редкие металлы еще являются и дорогими.

– Пока сплав титан-алюминий-ванадий – это лучший вариант, – заключил инженер-исследователь.

Перекрестное напыление

На сегодня в университете в соответствии с запросами врачей разработали десятки образцов для оперативного вмешательства. Только для спинальной хирургии к кейджам идет комплект винтов, а также фиксирующих пластин, стержней и крючков. Одни импланты предназначены для исправления, например, кривизны позвоночника, другие – для лечения переломов. Кроме того, выполнены образцы пластин для локтевых, плечевых, бедренной костей, большой берцовой…

– Аддитивные технологии, то есть с использованием 3D-печати, позволяют учитывать индивидуальные особенности пациента, – отметил научный сотрудник. – Хирурги принимают во внимание даже строе­ние тела. Если человек худощавый, ему нужны импланты с низким профилем, чтобы не были заметны через кожу. Если же пациент в теле, у него выше нагрузка на спину, то, соответственно, используются высокопрофильные импланты. Их не видно, но они полностью решают вызванную проблему.

Часть изделий, например тазобедренный сустав или пластины для плечевой и бедренной костей, имеют еще покрытие. Его наносят методом микродугового оксидирования. Наз­вание сложное, но сам процесс давно известен и даже изложен в школьном курсе физики.

Если в двух словах, выглядит это так: деталь помещают в электролит, пропускают переменный ток, вызывающий микродуговые разряды. В результате по ходу физико-химической реакции на поверхности изделия образуется тонкий, но прочнейший оксидный слой. Он буквально врастает в материал. Имплант получается не просто износостойким и с антикоррозионными свойствами – он становится практически вечным.

Ученые востока республики применили двухслойное напыление: первый слой из чистого титана увеличивает пористость в месте крепления к кости, а второй – из гидроксиапатита, или компонента костной ткани, улучшает закрепление и приживаемость.

– В случае перехода на промышленное производство имп­ланты будут выпускать разных размеров и сериями, – пояснил Дмитрий. – Поэтому для врачей, чтобы им было удобней в операционной, мы промаркировали серии разными цветами.

Лаборатория, где ученые создают трехмерные компьютерные проекции и реальные образцы из металла, больше смахивает на медицинский центр. Стекло, керамика, стерильные станки с числовым программным управлением. Винтики и болтики любых размеров, вплоть до самых мельчайших, производит станок-автомат. Достаточно загрузить в его «мозг» компьютерную 3D-модель, как он сам начинает подавать себе пруток из титанового сплава. Сам его захватывает, отрезает, обрабатывает, сам выдает готовое изделие. 3D-принтер по металлу вообще выглядит, как в фантастическом фильме. Те, кто работает на нем, обычно надевают халаты, шапочки и перчатки.

– Медики начали клиничес­кие испытания на людях в начале лета, – дал комментарий проректор по научной работе и инновациям ВКТГУ Олег Гавриленко. – Пока все идет благополучно, с положительным результатом. Этот процесс займет еще примерно год. Сейчас врачи использовали межпозвоночные кейджи. В планах – испытать еще пластины для травматологии, винты и другие изделия. Перечень составляли в республиканском институте травматологии и ортопедии, врачи внесли в него все самое необходимое. Кроме того, есть совершенно новые импланты, медики попросили их разработать исходя из своих врачебных задач. Таких нигде нет, это полностью наше ноу-хау.

В случае успешного завершения испытаний в регионе могут перейти к серийному производству. Правда, как подчерк­нули в вузе, эта часть проекта университета уже не касается. «Университет – это наука, испытания, на этом роль науки заканчивается», – заключил проректор.

Популярное

Все
Вплетены в историческую память
Из школьников – в исследователи
Человек, обреченный на успех
Город задыхается… «в пределах нормы»
Лидеры сборной на кортах Мельбурна
Ренессанс печатных СМИ
Регион пополняется социальными объектами
Сюрприз на церемонии присяги
Какие изменения ждут Атырау?
Сильные морозы снова нагрянут в Казахстан
Фасадные панели из кызылординского песка прослужат полвека
Без ухабов и ям
В Атырау формируется вагоностроительный кластер
Закон Республики Казахстан О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты Республики Казахстан по вопросам регулирования и развития финансового рынка, связи и банкротства
Закон Республики Казахстан О банках и банковской деятельности в Республике Казахстан
Новые подробности допинг-скандала с Алимханулы: КФПБ проведет повторное слушание
Мощный снегопад обрушился на Камчатку
Завершилась XXII Международная Жаутыковская олимпиада
Лишенного прав водителя задержали в наркотическом опьянении в Павлодаре
Место встречи – библиотека
В Астане прошли крещенские купания
Водителя, имевшего 155 нарушений ПДД, задержали в Жамбылской области
Вторая жизнь автопокрышек
ТОП-3 небоскребов, которые достроят в 2026 году
Все дело в пене из полиуретана
Спасатели готовятся к лавинам
На курултае в Кызылорде Токаев выступит с речью о дальнейшем развитии Казахстана
Вблизи побережья Алаколя обнаружен средневековый караван-сарай
Гвардейцы наполнили столицу новогодним настроением
115 лет Бауыржану Момышулы: имя, которое выбирают защитники Родины
Американец выплатил сотрудникам $240 млн премии после продажи своей компании
В Нацгвардии начался новый учебный период
В ЗКО ввели в строй первую в РК модульную станцию по очистке сточных вод
Вскрыта вторая допинг-проба боксера Жанибека Алимханулы
В воинской части 6505 около 400 солдат приняли воинскую присягу
Гвардейцы поздравили воспитанников детских домов с Новым годом
Налог на транспорт изменен в Казахстане
Гвардейцы завоевали медали на Чемпионате Азии AMMA в Китае
К 105-летию Героя Советского Союза Жалела Кизатова издана книга
В Астане начали набор на бесплатные курсы казахского языка для взрослых
Автомобилестроение Казахстана демонстрирует рекордные показатели роста
Глава МО проверил военные объекты в Кызылординской области
Завод почти на 50 млрд тенге построят в Актюбинской области
В Семее открылся цех по выпуску молочной упаковки
Жайлаутобе – одна из оборонительных крепостей кангюев?
С февраля в РК введут обязательную маркировку моторных масел
Закон Республики Казахстан О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты Республики Казахстан

Читайте также

Архив

  • [[year]]
  • [[month.label]]
  • [[day]]