Разработка Самарского университета ускорит и удешевит аддитивное производство титановых эндопротезов

Ученые и инженеры Самарского университета имени Королева разрабатывают систему ускоренного проектирования и конструирования персонифицированных 3D-печатных титановых эндопротезов. По предварительным расчетам инновационная технология сократит время, необходимое для конструкторско-технологической подготовки, в два с половиной раза, а также снизит себестоимость.

Проект получил грант Фонда содействия инновациям в размере одного миллиона рублей, сообщает пресс-служба вуза.

«Наш проект должен решить актуальный для отечественной медицины вопрос о возможности разработки в сжатые сроки анатомически адаптированных эндопротезов, обладающих улучшенными функциональными свойствами. В настоящее время в России не существует единой комплексной системы проектирования и конструирования персонифицированных имплантатов, изготавливаемых с помощью аддитивных технологий, то есть на 3D-принтерах. Цель проекта — создать такую систему в виде цифровой интегрированной среды конструкторско-технологической подготовки производства. По нашим расчетам она позволит сократить стандартные сроки подготовки производства в два с половиной раза, что составит порядка пятнадцати-двадцати дней. Соответственно, значительно сократится и общее время, затрачиваемое на создание эндопротеза», — рассказал руководитель проекта, инженер-конструктор инжинирингового центра Самарского университета имени Королева Максим Звягинцев.

Разрабатываемая самарскими учеными и инженерами технология позволит проектировать и готовить к 3D-печати имплантаты с пористой внутренней структурой в виде мелких полых ячеек. Ячейки будут иметь гексагональную форму, как у пчелиных сот, с размерами порядка 5х5 мм.

Пчелиные соты имеют достаточно высокую прочность при минимальной толщине стенок, и на изготовление шестиугольных сот пчелы затрачивают наименьшее количество воска, в то время как соты любой другой геометрической формы потребовали бы большего расхода пчелиного строительного материала. Таким образом, эндопротез с гексагональными ячейками, обладая достаточной прочностью, окажется гораздо легче имплантата со сплошной внутренней структурой, да и дорогого расходного материала в виде титанового порошка на такой протез уйдет значительно меньше, а значит, снизится и себестоимость изготовления.

«Применение ячеистых структур приведет к экономии материала примерно в два раза, следовательно, снизится и себестоимость изделия — как показывают расчеты, на сорок пять процентов. Кроме того, с нашей технологией будут использоваться отечественные, а не зарубежные порошковые материалы — это снизит себестоимость эндопротеза по сравнению с импортным аналогом еще на тридцать протезов», — рассказал Максим Звягинцев.

Согласно медицинской статистике, чаще всего требуется эндопротезирование тазобедренных суставов. В России ежегодно проводятся более восьмидесяти тысяч таких операций, при этом потребность оценивается примерно в двести тысяч в год. Основные причины — артрозы и травмы, в том числе переломы шейки бедра, наиболее опасные для людей пожилого возраста. Разрабатываемая технология будет прежде всего опробована в проектировании и конструировании именно тазобедренных эндопротезов, хотя сама технология позволит создавать самые различные эндопротезы, в том числе и коленного сустава — второго по количеству проводимых операций эндопротезирования.

Проектом предусмотрено проведение клинических испытаний опытных образцов совместно с медицинскими учреждениями Самарской области. Технологию и конструкцию эндопротезов планируют запатентовать.

«Подавляющее большинство эндопротезов тазобедренного или коленного суставов, устанавливаемых в настоящее время в России, изготавливаются за границей. Отечественные производители эндопротезов пока не могут полностью взять на себя решение этой проблемы, хотя, конечно же, количество российских компаний-изготовителей продолжает увеличиваться с каждым годом. Наша разработка должна помочь снизить зависимость от поставщиков импортных имплантатов. Результатами проекта должны стать цифровая технологическая инструкция по созданию и изготовлению анатомически адаптированных эндопротезов ячеистой структуры, организация небольшого производства на заказ кастомизированных эндопротезов и оказание инжиниринговых услуг по конструкторско-технологической подготовке аддитивного производства имплантатов. Мы также планируем получить патенты на способ изготовления и на полезную модель конструкции эндопротеза», — рассказал Максим Звягинцев.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.