Держать спину

1639
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
Ключевой ориентир – человекоцентричность
Пространство силы, искусства и характера
В Талдыкоргане прошел форум «Мейірімді Жетiсу»
125 лет без антракта
Казахский национальный театр драмы им. М. Ауэзова открыл сотый сезон
ИИ расширяет творческий диапазон
Золотой столп духовности
Область демонстрирует высокие темпы роста
Комплексные меры дают результаты
В поддержку мирного атома
Расширенное стратегическое партнерство развивается
Акцент на качестве и эффективности
«Совесть меня научила бесстрашию...»
В интересах страны
Закон Республики Казахстан О внесении изменений и дополнений в некоторые законодательные акты
Невидимый, но важный и достойный труд
Нейроучитель в кармане
Служат два товарища
Не просто мода, а любовь
Не смог остаться равнодушным
В армию со своей гитарой: история талантливого солдата
«Райская птица» зацвела в Северном Казахстане
Ушла из жизни казахстанская тележурналистка Диля Ибрагимова
О погоде в Казахстане на 2-4 декабря сообщили синоптики
Вооружённые Силы РК приведут в высшую степень боеготовности в связи с началом нового учебного года
Завершена реконструкция автодороги Кызылорда – Жезказган
В ВКО фотоловушки сняли галерею «портретов» обитателей тайги
214 млрд тенге выделят в ближайшие три года на субсидирование внедрения водосберегающих технологий в АПК
Различают только по погонам
Каменные идолы острова Пасхи оказались результатом соперничества независимых общин
В Алматинской области найдена галерея петроглифов
О погоде в Казахстане на ближайшие три дня сообщили синоптики
В основе успеха – кооперация науки и производства
Международный форум поисковых отрядов стран СНГ прошел в Павлодаре
Атака на КТК наносит ущерб двусторонним отношениям Казахстана и Украины – МИД РК
Отважного школьника наградили за поимку автоугонщика
Правила аттестации педагогов будут пересмотрены
Актюбинская школьница победила в республиканском конкурсе по профилактике мошенничества
Инструмент противодействия манипуляциям и фейкам
Теперь в планах Азиада и Олимпиада
Началось строительство сталелитейного завода
Сюрприз на сцене: гвардейцы приготовили для родителей трогательный подарок
Какой будет зима в Казахстане, рассказали синоптики
Новые авто вручили гвардейцам в Караганде
Тестирование по Qaztest провели в командовании Нацгвардии
Ошибка, которую нужно исправить: мажилисмен о запрете самосвалов на автодорогах
Из казармы в кампус
«Закон и порядок»: уроки цифровой грамотности организовали для столичных студентов
Политика здравого смысла
Все строго по правилам
Кайрат» продолжает удивлять Европу и нас
В Нацгвардии запустили курс подготовки операторов БПЛА
Мегапроект Саудовской Аравии «Зеркальная линия» – на грани провала
Полицейские с помощью дрона зафиксировали грубое нарушение на трассе в Акмолинской области
Зима будет теплой
Школьники из Семея изготовили EcoBox из пластиковых крышек
Талгар будет расти и вширь, и ввысь
Режут провода, портят светильники: Шымкент страдает от вандалов
Метель, туман, гололед: 20-градусные морозы надвигаются на Казахстан
Уверенный рост экономики Приаралья

Читайте также

Архив

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