В Перми создали умный ортез для пальцев

ПЕРМЬ, 23 октября. /ТАСС/. Сотрудники Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали "умный" ортез (медицинское приспособление для фиксации и поддержки конечностей) для реабилитации травмированных пальцев, обладающий памятью формы. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе вуза.

"Новый ортез 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. Такая трубка демонстрирует уникальные свойства памяти формы - материал способен запоминать свою первоначальную конфигурацию и возвращаться к ней после термического воздействия", - рассказали в университете.

По словам ученых, основные проблемы при переломах пальцев возникают на этапе восстановления. Ключевая опасность кроется не столько в самом переломе, сколько в качестве последующей фиксации. Существующие методы иммобилизации (обездвиживания поврежденного участка) - это громоздкие гипсовые повязки или жесткие пластиковые шины, которые часто приводят к осложнениям. Используемые сейчас ортезы могут недостаточно плотно "обхватывать" палец, также они не позволяют регулировать степень сжатия при рассасывании отека, а некоторые модели ограничивают подвижность соседних здоровых суставов. Все это приводит к неправильному сращению костей и дальнейшей длительной реабилитации.

Особенность нового ортеза

"Технология применения ортеза проста. На забинтованный палец пациента надевается предварительно расширенная при температуре 120 градусов полимерная трубка, после чего производится ее нагрев с помощью медицинского фена до температуры 60-70 градусов. Под воздействием тепла материал, обладающий памятью формы, начинает плавно сжиматься, плотно облегая анатомические особенности пальца и формируя идеально подогнанную фиксирующую конструкцию", - рассказала научный сотрудник кафедры "Вычислительная математика, механика и биомеханика" ПНИПУ Юлия Фасхутдинова.

Главная особенность разработки, по словам исследователей, - это 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", - отметили в ПНИПУ.

Методика тестирования

На этапе создания ученые исследовали характеристики трех типов материалов: сшитого полиэтилена, марлевого слоя и мягких тканей пальца руки. По словам доктора технических наук, профессора кафедры "Вычислительная математика, механика и биомеханика" ПНИПУ Олега Сметанникова, это было необходимо для того, чтобы "получить экспериментальную зависимость напряжений и деформаций для бинтового слоя и 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, которая наматывается на палец с одной стороны, а с другой на ленту подвешивается калиброванный груз. Для исследования характеристик марлевого слоя бинт многослойно наматывался на жесткую недеформируемую основу в виде алюминиевой трубы, а затем уже поверх него аналогично наматывалась лента, подвешивались грузы, и измерялось удлинение ленты. Полученные параметры деформации стали основой для построения точной 3D-модели системы "палец-бинт-ортез" в специализированном программном комплексе", - пояснил Сметанников.

Такой подход, по словам ученых, открыл возможность виртуального тестирования различных конфигураций ортеза. С помощью численного моделирования ученые нашли параметры, при которых создаваемое "фиксатором" давление на ткани не превышает критического значения 8-10 кПа, когда перекрывается кровоток. Сейчас планируется провести клинические испытания новой технологии, внедрить ее во врачебную практику, а также запатентовать разработку.