Российские ученые сделали важный шаг на пути к протезированию будущего

В Самарском государственном медицинском университете Минздрава России (СамГМУ) прошли первые успешные испытания прототипов остеоинтегрируемых протезов, предназначенных для протезирования нижних конечностей. Разработку протезов ведет Центр компетенций НТИ «Бионическая инженерия в медицине» СамГМУ совместно с разработчиком и производителем протезов компанией «Моторика», Сколковским институтом науки и технологий «Сколтех» и партнерами. Остеоинтегрируемый протез позволяет приблизить биомеханику движения ноги к натуральной, а также избежать нагрузки на мягкие ткани. Кроме того, в рамках исследования ведется работа в направлении обеспечения более естественного управления экзопротезом за счет нейромышечных сигналов. В рамках испытаний проведены операции на лабораторных животных, которым установили инновационный внутрикостный имплантат с самонарезающей конструкцией, разработанный в СамГМУ. Его применение существенно снизило время операции, а также позволило полностью исключить любые движения штифта.

В настоящее время в качестве основного способа крепления в протезах конечностей во всем мире используются культеприемные гильзы. Несмотря на очень высокий уровень развития технологий их производства, эта технология не лишена недостатков. Это особенно важно для нижних конечностей, которые испытывают значительные нагрузки при ходьбе и других повседневных действиях. Основная нагрузка в протезах ног с культеприемными гильзами приходится на мягкие ткани, ввиду чего может нарушаться их трофика, возникают травмы кожи, пользователи могут испытывать дискомфорт. Кроме того, нарушается механика движения. Все это ограничивает мобильность пациента. Разрабатываемые остеоинтегрируемые протезы обеспечат более естественное распределение нагрузки, что улучшит биомеханику движений и снизит утомляемость.

Остеоинтегрируемые протезы устанавливаются по аналогии с зубными имплантами: в кость имплантируется титановый штифт с гидроксиапатитным покрытием. На этот штифт крепится экзопротез, а через него проходят электроды, которые считывают нейромышечные сигналы. В прототипе используются электроды, на которые компания «Моторика Немо» (входит в группу «Моторика») уже получила регистрационное удостоверение. В перспективе все разработки участников проекта, применяемые в комплексе, позволят вернуть человеку опороспособность ноги, по биомеханике приближенной к естественной, получать обратную связь от протеза и пользоваться более удобной системой управления.

Специалисты Центра компетенций НТИ «Бионическая инженерия в медицине» СамГМУ разрабатывают остеоинтегрированный штифт с различными покрытиями и методику оперативного вмешательства для установки и чрескожного вывода имплантируемой части. За производство бионических экзопротезов отвечает компания «Моторика». Это взаимодействие между компаниями позволяет оптимизировать процесс разработки и внедрения новых технологий.

Технология остеоинтеграции включает модификацию поверхности импланта для ускорения соединения с костью. Например, используются специальные покрытия, такие как гидроксиапатит или трехмерные структуры, а также другие виды постобработки титана, которые способствуют лучшему взаимодействию с костной тканью. Такие покрытия разрабатываются в Центре НТИ СамГМУ. Технология заключается в имплантации титанового штифта в кость ампутированной конечности, что обеспечивает надежную фиксацию протеза без необходимости дополнительных удерживающих элементов. Титановые штифты также изготавливаются на базе НИИ бионики и персонифицированной медицины СамГМУ.