Керамические импланты сохранят гибкость позвоночника

Разработка подобных инноваций направлена на облегчение жизни людей с заболеваниями позвоночного столба.

Фото: rawpixel/Pixabay

Как сообщает портал МИА МИР, Ученые ТГУ и ИФПМ СО РАН ведут совместную работу над созданием керамических имплантантов. Планируется, что материал будет вживляться операбельным путем при лечении пациентов с поврежденными позвоночниками. Подобные операции необходимы людям, перенесшим тяжелую травму или страдающим дегенеративными заболеваниями в этой области. В настоящее время им устанавливают конструкции, которые ограничивают естественную подвижность позвонков. Материаловеды решают эту проблему – создают многослойную конструкцию на основе керамики. Компьютерное моделирование позволяет варьировать ее и выбирать характеристики материала с учетом физиологических особенностей пациента.

Специалисты уверены в  преимуществе керамики при эндопротезировании из-за в высокой биомеханической совместимости с человеческой костью - материал включает в себя похожий набор вещество. Обеспечение трехмерной подвижности позвоночника осуществляется за счет строения импланта. Один из его слоев аналогичен хрящевой ткани, благодаря чему за счет специальной конструкции разработанного межпозвонкового диска сохраняется подвижность позвонков, а вместе с тем и свобода действий пациента.

Насколько успешно будет функционировать позвоночник после операции, зависит от анатомического соответствия импланта утраченным костным фрагментам и его характеристик. Неправильный подбор материалов и дизайна конструкции могут привести к локальному разрушению костной ткани и функционирования позвоночника в целом. Подобрать индивидуально нужные параметры помогает компьютерное моделирование. К примеру, наличие лордоза и кифоза обеспечивает разную высоту межпозвонкового пространства, занимаемую межпозвоночным диском, спереди и сзади. Алгоритм позволяет автоматически перестроить форму и размер протеза в зависимости от особенностей позвонков разных частей позвоночника конкретного человека.

Наряду с этим, построение компьютерных моделей помогает преодолевать такую сложность, как концентрации напряжения. Это явление возникает в зоне контакта деталей конструкции диска. Выяснив такие места локализации напряжений, ученые могут подобрать необходимые свойства материала, повысив прочность участков с высокой нагрузкой, а затем предложить остеоимпланты хирургам для лечения пациентов с серьезными патологиями позвоночника.

Стоит отметить, что керамика, разработанная ТГУ и ИФПМ СО РАН, уже применяется в регенеративной медицине. В 2017 году на базе НИИ онкологии Томского НИМЦ была проведена первая в России операция по закрытию дефектов костных тканей лица остеоимплантом, изготовленным в лаборатории медицинских материалов ТГУ. В настоящее время проведено пять успешных операций. Ученые НИИ онкологии под руководством директора ТНИМЦ, академика Евгения Чойнзоновапроводят исследования по этой тематике. Результатом станут рекомендации, которые помогут другим клиникам внедрять новую медицинскую технологию реабилитации онкобольных с использованием имплантатов из нанокерамики.