Учёные Московского авиационного института (МАИ) усовершенствовали методику создания позвоночных имплантатов из сплавов на основе титана. Новые транспедикулярные конструкции из никелида титана (сплав с памятью формы) позволяют сохранять естественную подвижность позвоночника после операций, снижают риск разрушения и лучше адаптируются к нагрузкам. Проект завершён при поддержке НМИЦ травматологии и ортопедии им. Приорова.
Проблема традиционных фиксаторов
Современные транспедикулярные конструкции (балки и винты из титана, кобальтовых сплавов или нержавейки) крепятся к позвонкам, но имеют серьёзный недостаток: они слишком жёсткие. Из-за этого:
- Позвонок сращивается с соседними, теряя подвижность.
- Нагрузка перераспределяется на соседние позвонки, вызывая их ускоренный износ и дегенерацию.
- Через несколько лет пациенту может потребоваться повторная операция.
Решение: никелид титана
Учёные МАИ сосредоточились на имплантатах нового поколения с балками из никелида титана — сплава, обладающего уникальными свойствами:
- Память формы — возвращается к заданной геометрии после деформации.
- Сверхэластичность — очень хорошо пружинит, адаптируясь к нагрузкам.
Благодаря этому конструкции:
- Становятся гибкими, сохраняя подвижность позвоночника.
- Равномерно распределяют нагрузку, не перегружая соседние позвонки.
- Не требуют полного сращения позвонков.
Новая проблема и её решение
Гибкость создаёт и риск: при движениях балки совершают микроскопические перемещения в местах крепления к винтам, что может вызвать трещины. Кроме того, имплантат работает в агрессивной среде (кровь, тканевая жидкость), что грозит коррозионно-механическим разрушением и попаданием ионов металла в ткани.
Что сделали в МАИ:
- Провели детальный анализ клинических результатов.
- Оптимизировали состав сплава (соотношение никеля и титана).
- Разработали технологию обработки и специальное покрытие.
- Усовершенствовали конструкцию элементов крепления.
- Разработали методики испытаний.
Результат: опытные образцы показали значительно более высокую устойчивость к разрушению и длительный срок службы по сравнению с российскими и зарубежными аналогами.
Цитата
«Сохранение подвижности усиливает нагрузку на балки. Наша работа направлена на решение проблемы преждевременного коррозионно-механического разрушения», — Елена Лукина, доцент МАИ.
Что дальше
Следующий шаг — применение тех же принципов для создания:
- Транспедикулярных конструкций для лечения сколиозов у детей.
- Других ортопедических имплантатов из титановых сплавов.