8 800100-19-30
Назад
Назад
Назад
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
29 марта 2023
Ученые ДГТУ разработали спинальные кейджи для лечения дегенеративных повреждений межпозвоночных дисков
Коллектив ученых Донского государственного технического университета разработал металлические имплантаты – спинальные кейджи из титанового сплава, предназначенные для спондилодеза поясничного отдела позвоночника. Заказчиком изделия выступило АО «Наука и инновации».

Спинальные кейджи применяются при проведении стабилизирующих и декомпрессивно-стабилизирующих хирургических вмешательств с целью сохранения высоты межпозвоночного пространства. Кейдж, разработанный в ДГТУ в рамках программы развития вуза Приоритет 2030, предназначен для использования в операциях на пояснично-крестцовом отделе при переломах позвонков или стирании межпозвоночных дисков (кейджи для грудного и шейного отделов имеют другую форму). Помимо самих кейджей, ученые спроектировали инструмент, который помогает хирургу внедрить их в межпозвоночное пространство в процессе операции.

Конечная цель разработки – импортозамещение используемых в отечественной хирургии спинальных имплантатов западного производства.

Проект возглавил начальник НОЦ «Материалы» ДГТУ, д. т. н., профессор Валерий Варавка. В исследовании приняли участие сотрудники управления научных исследований ДГТУ, привлекались врачи из РостГМУ, специалисты Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова, а также коллективы кафедр «Автоматизация производственных процессов» и «Теоретическая и прикладная механика» ДГТУ. Все работы велись в прямом взаимодействии с представителями заказчика – АО «Наука и инновации».

Исследователи ДГТУ провели анализ конструктивно-технологических особенностей кейджей, используемых на сегодняшний день в медицинской практике, на основании которого была создана универсальная STL-модель спинального кейджа. Разработан размерный ряд кейджей в зависимости от параметров межпозвоночного пространства – от 2,1 до 3 мм.

В результате проведенных работ ученые методом селективного лазерного плавления (СЛП) изготовили экспериментальные и опытные партии кейджей из титанового порошка.

– Изделие имеет пористую структуру и шероховатую поверхность, что способствует достижению оптимальной костной интеграции по всей поверхности имплантата. После установки кейджа на этапе реабилитации поры заполняются коллагеновыми волокнами, – рассказал Валерий Варавка.

Разработанный в ДГТУ кейдж способен выдерживать нагрузки, возникающие в теле человека весом до 122 кг.

– В период остеоинтеграции двух позвонков с помощью имплантата позвоночник человека может испытывать до 5 млн знакопеременных нагрузок с частотой нагружения до 5 Гц, – прокомментировал Валерий Варавка. – Опытным путем с помощью коммерческой версии программы ANSYS удалось определить допустимую для кейджа нагрузку при работе на сжатие и других нагрузках во избежание появления усталостной трещины.

В процессе работы ученые изучили особенности порошкового материала из титана, подобрали оптимальные режимы сплавления частиц титанового порошка, которые позволят избегать производственного брака.

– Необходимо было обеспечить определенный модуль упругости изделия. В идеале он должен быть приближен к модулю упругости человеческой кости, для того чтобы кость не была раздавлена кейджем, когда тот в процессе выздоравливания пациента начнет подвергаться физическим нагрузкам. У нержавеющей стали этот показатель равен 200 ГПа, у человеческой кости – от 15 до 30 ГПа в зависимости от возраста, у титанового сплава – 100 ГПа.

Опытные и экспериментальные образцы успешно прошли технические испытания и токсикологические исследования в соответствующих сертифицированных лабораториях.

На данный момент заказчику передан проект регистрационного досье для прохождения регистрации медицинского изделия в Росздравнадзоре. По окончании регистрационных процедур заказчик планирует серийный выпуск медицинского изделия и инструмента для его установки.



Спондилодез – это нейрохирургический или ортопедический хирургический метод, который соединяет два или более позвонков. Процедура может быть выполнена на любом уровне позвоночника (шейном, грудном или поясничном) и предотвращает любое движение между сросшимися позвонками.

АО «Наука и инновации» – управляющая компания в составе Госкорпорации «Росатом», созданная в 2011 году для руководства деятельностью научно-исследовательских институтов и центров атомной промышленности. Под управлением АО «Наука и инновации» сформирован научный дивизион Госкорпорации «Росатом» как уникальное объединение научно-исследовательских организаций отрасли.

STL-модель (от англ. stereolithography) – формат файла, широко применяемый при создании трехмерных моделей объектов для использования в аддитивных технологиях. Информация об объекте хранится как список треугольных граней, которые описывают его поверхность, и их нормалей.

Усталостное разрушение – разрушение материала под действием повторно-переменных (часто циклических) напряжений. 

ANSYS – это программный комплекс, основанный на методе конечных элементов и предназначенный для автоматизированного инженерного анализа во многих отраслях техники (строительство, машиностроение, транспорт, авиация, космонавтика), а также в таких областях, как механика жидкости и газа, механика деформируемого твердoго тела, теплопередача и электромагнетизм.

Последние новости