Разработка ученых ПНИПУ и КФУ поможет проектировать эндопротезы под конкретного человека

Совместная коллаборация ученых пермского политехнического университет (ПНИПУ), Казанского Федерального Университета (КФУ) и Университета Лафборо позволила разработать новый метод проектирования тазобедренных эндопротезов для их производства. Исследование позволит создавать качественные, долговечные и легкие конструкции под запросы конкретного пациента

Замена тазобедренного сустава на протез — часто проводимая операция. К ней прибегают при серьезных повреждениях бедра, вызванных травмой или заболеваниями.

3D-печать активно применяется как эффективный способ изготовления биомедицинских изделий со сложной архитектурой, в том числе и высококачественных имплантатов, адаптированных под конкретного пациента. Эндопротез должен быть легким, но прочным, так как под воздействием внешних нагрузок он деформируется, что влияет на его долговечность, уточнили в пресс-службе ПНИПУ.

Ученые из Перми, Казани и Университета Лафборо разработали модель, которая проектирует пористый протез тазобедренного сустава со свойствами для конкретного человека. Модель позволяет определить нагруженные и малонагруженные места в смоделированном эндопротезе.

«Для проектирования имплантата необходимы вид и геометрия протеза, рост и вес пациента, набор данных о цикле походки. Стоит отметить, что разработанный метод подходит и для протезов других частей тела, а также применим для любого твердого тела», — пояснил доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ Алексей Кучумов.

С помощью модели научный коллектив провел численные эксперименты для двух видов тазобедренных протезов. Объемы двух типов имплантатов уменьшились на 9% и 11%. В то же время несущая способность протезов тазобедренного сустава не изменилась.

«Мы получили два вида оптимизированных эндопротезов. С использованием нашей модели стало возможно воссоздать их с меньшими затратами времени, материалов и энергии. Но при этом с лучшей биосовместимостью и устойчивостью к внешним нагрузкам. До этого такой подход не применялся», — отметил научный сотрудник КФУ Павел Большаков.

Ранее китайские исследователи совместно с зарубежными коллегами разработали новый металлокерамический материал, который легкий и прочный.