Ученые Донского государственного технического университета провели 3D-моделирование и создали прототип тазобедренного сустава по запросу врачей-травматологов Ростовской областной клинической больницы. Исследователи планируют производить ножки эндопротезов с помощью технологий 3D-печати на замену недоступным импортным изделиям.

Работа по созданию моделей и прототипа осуществлялась сотрудниками и студентами кафедр «Инженерная и компьютерная графика» и «Материаловедение и технология металлов» ДГТУ, сообщает пресс-служба вуза.

«Сейчас в России используется до 80% иностранных имплантатов шести-восьми 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, 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.

В состав набора для замены сустава входят сам тазобедренный сустав, керамический шарнир, обеспечивающий его вращение, крепежные элементы и пила — инструмент, с помощью которого врач обрабатывает сустав так, чтобы он подошел по параметрам пациенту. 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 пятнадцать моделей тазобедренных суставов, в зависимости от возраста и физиологических особенностей потенциальных пациентов», — пояснил заведующий кафедрами «Инженерная и компьютерная графика» и «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.

Основные этапы работ:

• исследование напряженно-деформированного состояния ножки эндопротеза при статических испытаниях;
• эксперименты по определению коэффициентов трения и напряжения сдвига пары «костный цемент – поверхность ножки» с различной шероховатостью;
• компьютерное моделирование механического поведения системы «бедренная кость – костный цемент – ножка эндопротеза» при функциональных нагрузках.

По результатам проведенных исследований 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. Исследователи планируют изготавливать ножки эндопротезов с применением аддитивных технологий.

Источник