10.08.2020

В СамГМУ ведут работы по созданию бионических эндопротезов кисти

При выполнении захвата человек, в зависимости от цели движения, образует из кисти новый механизм. Кроме того, кисть имеет малый размер суставов, сложную биомеханику и дефицит мягких тканей. Копировать живые системы сегодня позволяют цифровые технологии. Это самый современный тренд, ведь природа за миллионы лет эволюции сама спроектировала оптимальную конструкцию кисти человека. По оценке экспертов, значительная часть обследованных пациентов (56%) нуждаются в применении бионического подхода к эндопротезированию. Потеря конечности представляет огромную социальную проблему. Миллионы человек ежегодно становятся инвалидами, и это огромная нагрузка на мировую экономику.

Команда медиков, программистов и инженеров-конструкторов разработала систему автоматизированного проектирования бионических 3D-моделей поврежденных суставов кисти, оптимальную форму и крепежные элементы сухожилий с учетом наиболее распространенных стереотипов движения, создала эндопротезы и провела серию прочностных тестов. Также были проведены доклинические испытания образцов эндопротезов, полученных с помощью цифрового прототипирования, на клетках и животных моделях.

«Возможность тестирования на клетках новых лекарственных средств является барьером на пути неоправданных экспериментов на животных и человеке. Экспериментальная база позволила нам создать собственный алгоритм доклинических испытаний новых средств медицинского назначения, лекарств и физиотерапевтических факторов — говорит руководитель Банка тканей СамГМУ, профессор Лариса Волова. — Предложенный нами системный подход к тестированию на клетках позволяет не только определять цитотоксичность изучаемого объекта, но и выявлять его малотоксический эффект, трудно улавливаемый другими методами, а также, с помощью комплекса современных методов лабораторного анализа, оценивать вне организма непосредственное влияние изучаемых факторов на функцию и структуру определенной популяции клеток и экстраполировать эти результаты на целостный организм».

Исследовательские работы ведутся как в области технических, так и медицинских наук. На основании КТ и МРТ создаётся 3D-модель эндопротеза с анатомически правильным расположением точек крепления, чтобы подшить к ним связки. На основании 3D-модели создаётся эндопротез в лаборатории аддитивных технологий Самарского университета.

Развитие проекта стимулирует развитие не только межотраслевого, но и международного партнерства. «Совместно со специалистами Национальной инженерной школы Сент-Этьенна Университета Лиона (Франция) мы планируем создать испытательный стенд, чтобы провести испытания созданных эндопротезов при критических нагрузках и быть полностью уверенными, что выпускаемый продукт имеет высокую надёжность» — отмечает директор НОЦ «Аддитивные технологии в медицине» СамГМУ, к.м.н. Андрей Николаенко.

Разработка и совершенствование бионического подхода к эндопротезированию суставов кисти с помощью цифровых технологий позволит решить актуальную проблему современной травматологии и ортопедии, создать имплантаты, в максимальной степени приближенные к естественному суставу. В проектировании гибридных имплантатов сочетаются сплошные части и решетчатые структуры. Это обеспечивает оптимальное распределение механических свойств внутри имплантата, механическую поддержку в областях максимального механического напряжения, а также включение пористых структур в областях меньшего напряжения и обязательного прорастания человеческой ткани.

Применение цифровых технологий в бионическом эндопротезировании суставов кисти позволит замещать дефекты коротких трубчатых костей, восстанавливать анатомические контуры утраченного сегмента, пространственную ориентацию сухожилий мышц и площадь их соприкосновения с эндопротезом, контуры суставных поверхностей, а значит, и геометрию кисти. Это очень важно, ведь даже погрешность в позиционировании крепления сухожилия до 0,5 мм преобразуется в угловое смещение шарнира сустава до 6°.

Справка

Бионика — прикладная дисциплина, изучающая возможности применения принципов организации и функционирования живой материи при создании технических систем и устройств.

Последние новости

10.09.2024 В Клиниках СамГМУ восстановили ключицу ребенку с редкой врожденной патологией

В Клиниках Самарского государственного медицинского университета Минздрава России помогли девочке с редкой врожденной патологией — у нее была деформирована ключица и отсутствовала ее часть. Врачи детского травматолого-ортопедического отделения […]


10.09.2024 В Клиниках СамГМУ восстановили ключицу ребенку с редкой врожденной патологией

В Клиниках Самарского государственного медицинского университета Минздрава России помогли девочке с редкой врожденной патологией — у нее была деформирована ключица и отсутствовала ее часть. Врачи детского травматолого-ортопедического отделения устранили деформацию и выполнили восстановление ключицы трансплантатом из малоберцовой кости.

Как отметил заведующий детским травматолого-ортопедическим отделением Клиник СамГМУ Андрей Шмельков, подобное заболевание встречается крайне редко. При нем ключица у ребенка формируется не полностью, и между частями кости образуется соединительная ткань. Патология начинает проявляться в подростковом возрасте, когда ребенок активно растет — происходит деформация надплечья, части ключицы начинают выступать под кожей и приносить неудобства, вплоть до воспалений и появления болей. У 12-летней пациентки отсутствовала средняя часть ключицы и была деформирована часть, которая крепится к грудине. Из-за этого девочку начали мучить боли, она испытывала дискомфорт при ношении рюкзака.

«Я раньше занималась балетом, и когда нужно было держать правую руку, она начинала сильно болеть, — рассказывает пациентка. — А в феврале 2023 года у меня появились боли, когда я спала на правом боку. Мама сразу повела меня в поликлинику к ортопеду, он направил нас в Клиники. Когда узнала, что нужна операция, очень сильно волновалась, но все эти волнения ушли, потому что я понимала, что так будет лучше».

Врачи детского травматолого-ортопедического отделения решились помочь девочке.

«Когда возникают такие крайне редкие случаи, мы в первую очередь обращаемся к коллегам, которые уже с этим сталкивались, изучаем мировую литературу и оцениваем наши силы в плане знаний, опыта и возможностей операционной, — говорит Андрей Шмельков. — Если мы понимаем, что эти факторы сходятся, то беремся за решение проблемы. Мы работали с ключицами у детей с различными патологиями, переломами, но такая операция в Клиниках была проведена впервые».

Чтобы сократить время операции, к ней привлекли сразу две бригады врачей. Первая выполняла доступ в области ключицы, вторая — забор трансплантата для пластики ключицы из средней части малоберцовой кости.

«У детей в области малоберцовой кости очень мощная надкостница, поэтому даже если мы забираем большой участок трансплантата, кость полностью восстанавливается и функция стопы не нарушается, — пояснил Андрей Шмельков. — Сначала мы скорректировали деформированный конец ключицы, затем посчитали расстояние между концами ключицы, которое нужно заполнить, взяли трансплантат, выпилили на нем „крылышки“, которыми он прилегает к ключице, тем самым давая больше соприкосновения и повышая вероятность приживления, установили спицы. Операция заняла около двух часов. Спустя время мы удалили спицы через небольшие доступы и сейчас пациентка чувствует себя прекрасно. После реабилитации она может возвращаться к обычной жизни».

Читать полностью
10.09.2024 Ректор СамГМУ отметил сильные стороны программы социально-экономического развития региона

Ректор СамГМУ, профессор РАН, заслуженный деятель науки РФ Александр Колсанов выступил на мероприятии, на котором врио губернатора Самарской области Вячеслав Федорищев презентовал программу социально-экономического развития региона. В мероприятии также […]


10.09.2024 Ректор СамГМУ отметил сильные стороны программы социально-экономического развития региона

Ректор СамГМУ, профессор РАН, заслуженный деятель науки РФ Александр Колсанов выступил на мероприятии, на котором врио губернатора Самарской области Вячеслав Федорищев презентовал программу социально-экономического развития региона. В мероприятии также приняли участие почетные жители Самарской области, депутаты, представители органов исполнительной власти, общественники.

Александр Колсанов отметил, что большая часть предложений, вошедших в программу, связана с системой здравоохранения. «Безусловно, эти меры помогут решить многие проблемы. Об этом говорят такие цифры, вошедшие в документ: 80 лечебных учреждений будут отремонтированы, почти 20 построены заново, будут приобретены десятки автомобилей и многое другое», — сказал он.

Ректор отметил, что университет будет всячески содействовать в реализации положений программы, касающихся решений по ликвидации дефицита кадров в отрасли здравоохранения.

Университет усилит свое взаимодействие с системой здравоохранения региона, направленное на подготовку специалистов по целевым договорам и содействие их адаптации еще в период обучения к работе в ЛПУ, направивших их на обучение.

«Очень важный шаг, который планируется реализовать в соответствии с новой программой, — приобретение жилья молодым специалистам. Ежегодно планируется приобретать 35 квартир для врачей, чтобы мотивировать их закрепление в том или ином месте работы. Это очень серьезный шаг, а в комплексе с другими финансовыми инструментами, он безусловно в комплексе поможет решить задачи, стоящие перед системой здравоохранения», — сказал ректор.

Он также подчеркнул, что университет, плотно работая в инновационном пространстве, своими технологиями и разработками, современной продукцией позволит повысить качество лечения, доступность оказания медицинской помощи.

Александр Колсанов обратил внимание, что программа предусматривает взаимную интеграцию системы образования, науки и промышленности. Университет также будет активно включаться в работу по этому направлению.

«Новая отрасль экономики, связанная с производством медицинской продукции, фармацевтикой, действительно очень перспективна. И здесь мы также готовы активизировать свою работу совместно с правительством региона», — обозначил Александр Колсанов.

Он также высказал мнение, что увеличение инвестиций с 560 миллионов до миллиарда рублей в финансирование системы образования, программа «Доктор наук», стимулирующая работу на передовыми прикладными научными исследованиями, — это конкретные шаги, которые помогут привлечь молодежь в науку.

Завершая выступление, Александр Колсанов охарактеризовал программу как амбициозную и социально ориентированную, у выразил уверенность, что в плотной работе в большой разносторонней команде есть большие перспективы для ее исполнения.

Читать полностью
06.09.2024 Ректор СамГМУ проголосовал на выборах губернатора Самарской области

Сегодня в Самарской области стартовали выборы. В первый день голосования свой выбор сделал ректор СамГМУ, профессор РАН, заслуженный деятель науки РФ Александр Колсанов. […]


06.09.2024 Ректор СамГМУ проголосовал на выборах губернатора Самарской области

Сегодня в Самарской области стартовали выборы. В первый день голосования свой выбор сделал ректор СамГМУ, профессор РАН, заслуженный деятель науки РФ Александр Колсанов. Ректор отметил важность события, подчеркнув, что коллектив университета принимает активное участие в голосовании.

Вместе с Александром Колсановым проголосовали сотрудники и обучающиеся университета.

Напомним, выборы пройдут с 6 по 8 сентября. Участки будут работать с 8:00 до 20:00 по местному времени. Самарцам предстоит выбрать одного из шести кандидатов, который будет руководить регионом следующие пять лет.

Читать полностью
06.09.2024 В СамГМУ разработан новый метод внутритканевой антисептической обработки с помощью УФ-лучей

Ученые Самарского государственного медицинского университета Минздрава России изобрели уникальный метод антисептической обработки тканей, при котором микробы уничтожаются даже внутри слизистой […]


06.09.2024 В СамГМУ разработан новый метод внутритканевой антисептической обработки с помощью УФ-лучей

Ученые Самарского государственного медицинского университета Минздрава России изобрели уникальный метод антисептической обработки тканей, при котором микробы уничтожаются даже внутри слизистой оболочки полости рта. На основе этого метода разработана ультрафиолетовая лампа для внутритканевой антисептической обработки с помощью УФ-лучей. Прибор сможет найти применение в хирургической стоматологии, имплантологии и других областях челюстно-лицевой хирургии для профилактики микробного воспаления, несущего угрозу интеграции имплантатов.

К изобретению нового метода антисептической обработки тканей привела диссертационная работа аспирантки кафедры челюстно-лицевой хирургии СамГМУ, дентального имплантолога Ольги Драгункиной. Ее научный руководитель — заведующий кафедрой челюстно-лицевой хирургии и стоматологии Клиник СамГМУ, член-корреспондент РАН, врач-челюстно-лицевой хирург Иван Байриков предложил изучить антисептические свойства ультрафиолета.

Сначала было изучено влияние ультрафиолетовых лучей на микробиоту поверхности слизистой в процессе подготовки к челюстно-лицевым операциям по дентальной имплантации. При этом слизистая подсвечивалась с помощью стандартной ультрафиолетовой лампы. Как отмечает Ольга Драгункина, сравнение результатом микробиологического исследования до подсвечивания и после показало значительное уменьшение потенциально патогенных микроорганизмов на поверхности слизистой. Она уже широко применяет этот способ в своей клинической практике.

Далее возникла идея изучить возможности УФ-лучей в отношении тканевой микробиоты слизистой. Это исследование осуществлялось на базе Научно-образовательного профессионального центра генетических и лабораторных технологий (НОПЦ ГЛТ) СамГМУ совместно с директором Центра Артемом Ляминым. Изучив образцы тканей до и после светового воздействия, ученые обнаружили, что большая часть патогенной микробиоты была уничтожена. Именно это открытие подтолкнуло к изобретению лампы для широкого применения метода внутритканевой антисептической обработки с помощью УФ-лучей.

Разработанный учеными СамГМУ метод не имеет аналогов. Ему нет альтернатив среди известных химических способов. Так, если для удаления микробов на поверхности достаточно обработки хлоргексидином или другими химическими веществами, то внутри тканей эти способы не работают.

«Ценность открытия в том, что в данном случае производится дезинфекция внутритканевой патогенной микробиоты. Использование определенного спектра УФ-излучения позволяет выборочно воздействовать только на патогенную микрофлору внутри слизистой, без влияния на естественный микробиом организма, — комментирует Ольга Драгункина. — У нас была задача предложить новую методику для профилактики периимплантитов (воспалений тканей вокруг зубного имплантата), приводящих к его отторжению и возникновению остеомиелита и других воспалительных процессов после операции. Наши исследования подтвердили эффективность воздействия УФ-лучей на патогенные микроорганизмы внутри слизистой послеоперационной раны, вызывающих эти воспаления».

По мнению ученого, широкое применение нового метода позволит многократно увеличить количество успешно проведенных операций не только по дентальному протезированию, но и в целом по хирургической стоматологии.

«Причина любого воспаления — патогенная микрофлора. Ее рост усиливается при провокационных факторах, к числу которых относится дентальная имплантация. Чтобы произошла остеоинтеграция (сращение) дентального имплантата и кости, необходимо, чтобы в этой зоне не было серьезных воспалений. Но не всегда иммунитет человека справляется своими резервами, а это чревато отторжением имплантата, секвестированием части кости. После подобных осложнений малоинвазивных манипуляций может потребоваться серьезное хирургическое вмешательство на кости,— комментирует Иван Байриков. — Разработка метода внутритканевой антисептической обработки с помощью УФ-лучей значительно снизит риски воспалительных осложнений и позволит увеличить «приживаемость» имплантатов».

При этом специалисты подчеркивают, что есть большой потенциал использования этого метода не только в хирургической стоматологии, но и в других областях медицины, где осуществляется имплантация.

Читать полностью
Все новости
Поделитесь с нами своими предложениями
или задайте вопрос о работе Клиник!