Сотрудники Московского авиационного института (МАИ) улучшили методику разработки имплантатов для позвоночника, сделанных из сплавов на основе титана.
Эти конструкции обеспечивают сохранение естественной подвижности позвоночника после хирургических вмешательств, отличаются высокой надежностью, долговечностью и биосовместимостью. «Подвижность позвонков увеличивает нагрузку на элементы конструкции, особенно на балки. При движении пациента балки совершают микроскопические перемещения в местах соединения с винтами, что может привести к образованию трещин. Кроме того, конструкция работает в физиологической среде — тканевой жидкости и крови.
Это может привести к преждевременному коррозионно-механическому разрушению медицинского изделия и попаданию ионов металла в окружающие ткани. Наша работа направлена на решение данной проблемы», — отметила доцент образовательного центра института «Новые материалы и производственные технологии» МАИ Елена Лукина.
В современной хирургии для стабилизации позвонков пациентов с травмами, переломами и заболеваниями позвоночника применяются фиксаторы — транспедикулярные конструкции. По сути, это балки и винты из титановых, кобальтовых сплавов или нержавеющей стали, которые крепятся к позвонкам. Их недостатком является чрезмерная жесткость и особенности соединения, из-за чего позвонок практически срастается с соседними, теряя подвижность. В результате на соседние позвонки увеличивается нагрузка, что приводит к их износу и дегенерации. Уже через несколько лет таким пациентам может понадобиться повторное хирургическое вмешательство.
Разработка МАИ сосредоточена на усовершенствовании нового поколения имплантатов с балками из никелида титана. Этот сплав обладает свойством запоминания формы и возвращения к ней, а также высокой упругостью. Благодаря этому конструкции становятся более гибкими и лучше адаптируются к нагрузкам. Они устанавливаются без полного сращения, что позволяет сохранять естественную подвижность позвоночника и равномерно распределять нагрузку, однако это также увеличивает риск преждевременного износа изделия.
«Ученые провели тщательный анализ клинических результатов применения конструкций из никелида титана. На основе этого они оптимизировали состав сплава по соотношению никеля и титана, разработали технологию обработки медицинского изделия, включая создание специального покрытия на его поверхности, оптимизировали конструкции элементов крепления, а также разработали методики испытаний. Опытные образцы показали значительно более высокую устойчивость к разрушению и, как следствие, более длительный срок службы по сравнению с аналогами в России и за рубежом», — рассказали в МАИ.
Проект завершен. Следующим этапом станет работа над повышением надежности, долговечности и биосовместимости других ортопедических имплантатов из титановых сплавов, в частности, транспедикулярных конструкций для лечения сколиозов у детей и других заболеваний опорно-двигательного аппарата. Работа проводилась при поддержке Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова.
Фото: hi-tech.mail.ru