Ученые Донского государственного технического университета по запросу врачей-травматологов Ростовской областной клинической больницы создали прототип тазобедренного сустава человека. В разработке моделей приняли участие студенты ДГТУ.
Работа по созданию моделей и прототипа осуществлялась сотрудниками и студентами кафедр «Инженерная и компьютерная графика» и «Материаловедение и технология металлов» ДГТУ с февраля нынешнего года.
– Сейчас в России используется до 80% иностранных имплантов 6-8 разных размеров. Практически все протезы, которые устанавливались в Ростове-на-Дону, были иностранного производства. Сейчас поставки прекращены. В связи с этим возникла проблема импортозамещения. Так как форма любой кости человека индивидуальна – кость имеет уникальную кривизну, использование стандартных эндопротезных изделий приводит к нарушению кинематики работы сустава и вызывает разрушение костной ткани. Кроме того, большая часть операций проводилась по квотам Минздрава РФ, из-за чего больные могут долгое время находиться в очереди, – рассказал врач-ортопед Ростовской областной клинической больницы Станислав Басов.
По словам ученых ДГТУ, в состав набора для замены сустава входит сам тазобедренный сустав, керамический шарнир, обеспечивающий его вращение, пила – инструмент, с помощью которого врач обрабатывает сустав так, чтобы он подошел по параметрам пациенту, а также крепежные элементы. В России все компоненты набора изготавливаются в разных частях страны, и собрать такой набор отечественного производства достаточно сложно.
– Мы привлекаем к разработке кадровый резерв специалистов – наших студентов. Они делают чертежи, разрабатывают 3d-модели, оптимизируют форму и проводят компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния протезов. На сегодня создано 15 моделей тазобедренных суставов, в зависимости от возраста и физиологических особенностей потенциальных пациентов, – прокомментировал заведующий кафедрой «Инженерная и компьютерная графика», и. о. заведующего кафедрой «Материаловедение и технология металлов» ДГТУ Максим Егоров.
Сегодня ученые сосредоточены на исследовании материаловедческих аспектов проектирования компонентов эндопротезов из титановых сплавов. После этого, опираясь на полученные результаты, научно-исследовательская группа приступит к оптимизации производства ножек эндопротезов тазобедренного сустава.
В проведении исследований участвует созданный несколько лет назад в ДГТУ студенческий научный кружок «Молодой инженер», в котором занимаются студенты факультетов «Технология машиностроения», «Агропромышленный», «Безопасность жизнедеятельности и инженерная экология».
На сегодняшний день определены основные этапы проведения научно-исследовательских работ:
- провести исследования напряженно-деформированного состояния ножки эндопротеза при статических испытаниях;
- провести эксперименты по определению коэффициентов трения и напряжения сдвига пары «костный цемент – поверхность ножки» с различной шероховатостью;
- провести компьютерное моделирование механического поведения
системы «бедренная кость – костный цемент – ножка эндопротеза» при
функциональных нагрузках.
По результатам проведенных исследований в ДГТУ на базе корпуса «Наука» планируется организовать производственный участок ножек эндопротезов с увеличенным запасом прочности и оптимальными технологическими параметрами. Результаты проводимых исследований могут быть использованы медицинскими организациями Ростовской области, оказывающими высокотехнологичную медицинскую помощь по травматологии, ортопедии, хирургии.
Кроме того, исследователи планируют начать печатать ножки эндопротезов с применением аддитивных технологий. Эта технология уже применяется в РФ, но процесс изготовления требует больше времени, чем классические методы производства изделий из титановых сплавов.