«Умная» кость: российские ученые создали алгоритм для идеальных имплантатов
Разработка позволяет создавать персонализированные костные имплантаты
Ученые Пермского политехнического университета разработали уникальный алгоритм, который позволяет создавать персонализированные костные имплантаты, в точности имитирующие сложную пористую структуру натуральной кости пациента. Эта технология решает ключевую проблему современной медицины, одновременно обеспечивая высокую механическую прочность искусственной кости и ее идеальную биосовместимость для успешного приживления.
Новая разработка представляет собой специальный цифровой конструктор. С его помощью врачи могут проектировать имплантаты, которые не отторгаются организмом и способствуют быстрой регенерации собственных тканей пациента. Это значительный шаг вперед по сравнению с существующими методами, которые часто ставят пациентов перед выбором – прочность или способность имплантата интегрироваться с живой костью.
«Ключевая проблема традиционных искусственных структур – их упрощённая внутренняя архитектура. Они не повторяют сложную пористую структуру натуральной кости, что приводит к недостаточному приживлению и возникновению эффекта «стресс-экранирования», когда имплантат берёт на себя всю нагрузку, а соседние костные участки постепенно атрофируются», – поясняет старший научный сотрудник лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» вуза Наталия Еленская.
Выдерживают нагрузки и подходят для регенерации тканей
Алгоритм же анализирует данные компьютерной томографии пациента, определяя индивидуальные параметры кости – толщину перегородок и пористость. На основе этих данных программа автоматически генерирует 3D-модель имплантата с оптимальной микроархитектурой.
Технология уже прошла виртуальные испытания. Ученые с помощью компьютерного моделирования подтвердили, что созданные структуры выдерживают необходимые нагрузки и идеально подходят для регенерации тканей. Это открывает путь для применения разработки в лечении сложных переломов, восстановлении костных дефектов после онкологических операций, а также в челюстно-лицевой хирургии и стоматологии.
Использование доступных компонентов и стандартных методов 3D-печати делает разработку экономически выгодной для широкого применения в клиниках по всему миру, обещая совершить прорыв в лечении костных травм и улучшить качество жизни миллионов пациентов.
