Ученые Центра коллективного пользования (ЦКП) ОАО «Корпорация «Иркут» и ИрГТУ «Прогрессивные технологии авиамашиностроительного производства» по заказу иркутских травматологов работают над экспериментальной серией биметаллических конструкций (имплантатов) для фиксации кости при лечении переломов. Используя высокотехнологичное оборудование для изготовления авиационных деталей, сотрудники университета создали уникальные изделия из титанового сплава. Данная работа была проведена в рамках научного исследования, проводимого в Научном центре реконструктивной и восстановительной хирургии (НЦРВХ) СО РАМН.
«На сегодняшний день университет располагает многофункциональным комплексом исследовательского и технологического оборудования, позволяющим решать широкий круг наукоемких задач в смежных с машиностроением областях, – сообщил директор ЦКП Андрей Пашков. – Перспективным направлением развития исследований, проводимых на базе центра, является изучение возможности изготовления изделий медицинского назначения из труднообрабатываемых материалов. В связи с этим представляется вполне закономерным наше знакомство со специалистами Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии. В феврале состоялась первая встреча представителей ИрГТУ и НЦРВХ, на которой были определены основные направления сотрудничества. Первым результатом, полученным в новой для нас области, является изготовление опытной партии высокоточных биметаллических имплантатов».
Врач травматолог-ортопед Иван Усольцев рассказал, что перед медиками была поставлена задача провести эксперимент в области остеосинтеза (соединение отломков костей) и создать универсальную металлоконструкцию. Данное исследование соответствует теме кандидатской диссертации, над которой врач-аспирант сейчас работает, - «Патогенетическое обоснование влияния конструкций пары металлов с гальваническим эффектом на костную регенерацию».
И. Усольцев подчеркнул, что травматология всегда остается актуальной отраслью медицины: «Живя в век высоких технологий и скоростей, мы постоянно сталкиваемся с высокоэнергетическими травмами. В результате катастроф, ДТП характер травм обычно очень тяжелый, у человека может быть повреждено сразу несколько сегментов. Несмотря на то, что в современной травматологии создаются новые металлоконструкции, фиксаторы, процент осложнений после операции и выход на первичную инвалидность остается на высоком уровне. Требования к реабилитации, процессу восстановления очень жесткие. Все пациенты хотят быстрее оперироваться и встать на ноги, вернуться к полноценной жизни. В связи с этим коллектив сотрудников Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии проанализировал все возможные источники медицинского материаловедения и достижения науки по электростимуляции процесса заживления.
Работы по изучению влияния разных металлов на костную регенерацию ведутся с начала 19 века, когда только появилась медицинская сталь. В середине прошлого века был получен первый промышленный титан, который стал золотым стандартом в остеосинтезе благодаря своему уникальному свойству – биоинертности (не вмешивается в процесс заживления). В современной травматологии практически все костные фиксаторы выполняются из титана. Мы также использовали титан для создания своей экспериментальной конструкции, которая будет имплантирована в костную ткань лабораторных животных. Технологическая изюминка нашей конструкции состоит в том, что, технологически дополнив имплантат, мы планируем изменить характеристики титана и заставить его активно взаимодействовать с костной тканью, активировать процессы заживления. На основе этой модели попытаемся воздействовать на процесс регенерации».
Врач подчеркнул, что в настоящее время эксперимент находится на первом этапе. Иркутские травматологи в течение двух лет искали учреждение, которое могло бы выполнить заказ на изготовление серии металлоконструкций очень маленького размера. Познакомившись с возможностями ИрГТУ, медики выяснили, что их специфические требования могут выполнить сотрудники научно-исследовательской лаборатории «Технологии высокопроизводительной механообработки, формообразования и упрочнения деталей машин». Научный руководитель лаборатории Андрей Савилов отметил, что специалистам, по сути, предстояло «подковать блоху», используя токарный обрабатывающий центр NEF400.
«Когда мы увидели, какое миниатюрное изделие предстоит изготовить (например, одной из задач было получение глубокого отверстия диаметром 0,5 мм), то поняли – это настоящий вызов и нам, как профессионалам, и высокотехнологичному оборудованию, которым оснащена лаборатория. Мы не могли отказаться от этой интересной и сложной задачи. Для обрабатывающего центра, предназначенного изготавливать большие авиационные детали, была создана специальная оснастка. Кроме того, для такой ювелирной работы понадобился уникальный инструмент – очень маленькие сверла для глубокого сверления. В этом нас поддержал партнер – фирма Сандвик, которая бесплатно предоставила инструмент. Нам удалось отработать технологию и изготовить опытную партию для заказчика - 10 биметаллических имплантатов.
Уверенности в том, что мы справимся с необычной задачей, придал не только имеющийся опыт в обработке деталей из титана. В мировой практике авиационная промышленность и создание изделий для медицинских целей идут рядом. Мне приходилось наблюдать у наших партнеров в европейском центре компетенций по аэрокосмической промышленности фирмы Сандвик в Орлеане, что одни и те же лаборатории работают на авиацию и медицину. В этих двух областях много общего – применение титановых сплавов, детали сложной формы, высокая точность и качество поверхности», - сообщил А. Савилов.
Он рассказал, что в планах ИрГТУ и Научного центра реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН создание первого в Иркутской области совместного малого инновационного предприятия по выпуску имплантатов. Спрос на них в регионе большой, люди годами ждут операции. Зарубежные аналоги очень дорогие и не всегда своевременно поступают.
«Изготовление имплантатов - уникальное, наукоемкое направление, которое соответствует тематике лаборатории высокопроизводительной механообработки. Часть подобных медицинских изделий изготавливается из композитных материалов, работа над которыми также входит в область научных интересов университетской лаборатории. Для обработки искусственных суставов может использоваться роботизированный комплекс по зачистке кромок авиационных деталей на базе робота фирмы KUKA, которым в этом году оборудуется лаборатория. Таким образом, сотрудники ИрГТУ готовы к разработке технологии серийного производства медицинских биметаллических конструкций. Мы можем предварительно сканировать, сделать объемную электронную модель сустава для конкретного человека и на ее основе изготовить имплантат, чтобы он был как родной. Кроме того, мы получили поддержку регионального правительства. Нашим проектом заинтересовалось Управление инвестиционной политики и развития государственно-частного партнерства министерства экономического развития Иркутской области», - отметил А. Савилов.
Врач травматолог-ортопед И. Усольцев подтвердил перспективность сотрудничества между ИрГТУ и иркутскими медиками: «Предприятий по изготовлению металлоконструкций в России очень мало, ситуация в Иркутской области по этому вопросу катастрофическая. Важно в Иркутске открыть данное производство и не зависеть от мировых производителей. Мы заинтересованы в отработке технологий изготовления жизнеспособных имплантатов, доступных для муниципальных медучреждений».
В ближайшее время медики начнут проводить серию экспериментов на животных, у которых биологические обменные процессы по сравнению с человеком равняются примерно один к четырем. Таким образом, результаты влияния биметаллической конструкции на костную регенерацию будут получены через несколько месяцев.
