Улучшают движения и снижают утомляемость: в Самаре разработали инновационные прототипы остеоинтегрируемых протезов для ног

Протезы будут помогать пациентам, которым пришлось пройти через ампутацию. Фото: СамГМУ

В Самаре прошли первые успешные испытания прототипов остеоинтегрируемых протезов для нижних конечностей. Новая разработка максимально приближает биомеханику движения ноги к натуральной и позволяет избежать нагрузки на мягкие ткани. Благодаря модификации поверхности импланта технология остеоинтеграции ускоряет соединение с костью. После завершения научных исследований ученые хотят внедрить инновационную технологию и начать выпускать протезы. Об этом сообщили в СамГМУ.

Важный шаг к протезированию будущего

Сейчас во всем мире в качестве основного способа крепления в протезах конечностей используются культеприемные гильзы. Хоть у них и очень высокий уровень развития производства, у этой технологии есть недостатки. Это особо значимо для ног, потому что они испытывают значительные нагрузки при ходьбе и других повседневных действиях.

Основная нагрузка в протезах ног с культеприемными гильзами идет на мягкие ткани. Из-за этого возникают травмы кожи, присутствует дискомфорт, нарушается механика движения и в целом ограничивается мобильность пациентов. Разрабатываемые остеоинтегрируемые протезы более естественно распределяют нагрузку, улучшают биомеханику движений и снижают утомляемость.

Они устанавливаются как зубные импланты: в кость вставляют титановый штифт с гидроксиапатитным покрытием, на него крепят экзопротез, через который проходят электроды, считывающие нейромышечные сигналы. В перспективе комплекс разработок позволит вернуть человеку опороспособность ноги, приближенной по биомеханике к естественной, получать обратную связь от протеза и пользоваться более удобной системой управления.

Разработка обладает большим потенциалом для улучшения качества жизни людей. Фото: СамГМУ

Испытания на животных

Остеоинтегрированный штифт с различными покрытиями и методику оперативного вмешательства для установки и чрескожного вывода имплантируемой части разрабатывают в центре компетенций НТИ «Бионическая инженерия в медицине» СамГМУ. За производство бионических экзопротезов отвечает компания «Моторика». Также в проекте задействованы «Сколтех» и партнеры.

В первом этапе исследования решили усовершенствовать хирургические протоколы, выбрать оптимальную модель ампутации и методики ведения пациентов в послеоперационном периоде. Разработчики достигли всех поставленных задач. Полученный опыт и результаты позволяют перейти к следующему этапу исследований, конечной целью которых является остеоинтегративное протезирование и создание бионических экзопротезов.

Ученые хотят также добиться более естественного управления экзопротезом за счет нейромышечных сигналов. В рамках испытаний операции провели лабораторным животным. Им установили инновационный внутрикостный имплантат с самонарезающей конструкцией. Его применение снизило время операции и позволило полностью исключить любые движения штифта.

«Для объективной оценки послеоперационного состояния и реабилитации созданы индивидуальные испытательные стенды, где круглосуточно ведется видеонаблюдение. Предусмотрены алгоритмы анализа особенностей поведения и двигательной активности животных», – рассказал директор центра компетенций НТИ «Бионическая инженерия в медицине» Алексей Комягин.

Участники проекта перейдут к следующему этапу испытаний. Фото: СамГМУ

Преимущества разработки

Это первые успешные испытания остеоинтегрируемых протезов в России. Технология позволяет приблизить биомеханику движения ноги к натуральной, а также избежать нагрузки на мягкие ткани. Модификация поверхности импланта ускоряет соединение с костью и способствуют лучшему взаимодействию с тканью. Например, используются специальные покрытия, такие как гидроксиапатит или трехмерные структуры.

Разработка заключается в имплантации титанового штифта в кость ампутированной ноги. Так обеспечивается надежная фиксация протеза без необходимости дополнительных удерживающих элементов. Ожидается, что сотрудничество поможет создать инновационные решения для восстановления утраченных функций с учетом индивидуальных потребностей.

Остеоинтегрируемые протезы обладает большим потенциалом для улучшения качества жизни людей. Продукция будет помогать пациентам, которым пришлось пройти через ампутацию. После завершения научных исследований планируется начать внедрение данной инновационной технологии и выпуск протезов.

«Команда активно работает над улучшением конструкции и дизайна имплантата, техникой оперативного вмешательства, методиками послеоперационного ухода и ведения. Мы также спроектировали и изготовили иммобилизирующее устройство для ампутированной конечности, которое позволило снизить количество осложнений», – отметил Алексей Комягин.