Ученые ПНИПУ разработали систему для регенерации костей человека и изготовили ушные протезы с помощью 3D-Печати

18 января 2024
Ученые ПНИПУ разработали систему для регенерации костей человека и изготовили ушные протезы с помощью 3D-Печати

Ученым из ПНИПУ удалось создать систему для регенерации костей человека и создать персонализированные ушные протезы с помощью 3D-печати.
Ранее специалисты пришли к выводу, что аддитивные технологии, которые подразумевают создание изделий слой за слоем, более эффективны по сравнению с классическими имплантами. Импланты, созданные таким методом, получили название скаффолды. Они имитируют структуру настоящей ткани, но создать их сложнее. Они должны обладать определенными показателями пористости и конкретными свойствами.

Специалистам удалось создать градиентные структуры скаффолдов, которые предназначены для замещения поврежденной костной ткани. Такой подход дает возможность настроить свойства скаффолда так, что имплант будет точнее соответствовать необходимому участку.

Созданные структуры идеально имитируют естественную прочность костей по показателям пористости, сжимаемости и проницаемости. Они обладают низким уровнем упругости и высоким пределом текучести.

Ученые использовали данные, полученные в ходе испытаний на растяжение, для оценки свойств скаффолдов. Прототипы каждой модели были созданы с использованием биосовместимого материала полилактида с применением трёхмерной печати.
Отметим, что новые скаффолды можно применять на границе различных типов тканей, таких как трабекулярная и кортикальная костная ткань. Первая нужна для проведения органов, вторая — для опоры и защиты.

Также ученые ПНИПУ, ПГМУ имени Е. А. Вагнера и МГМСУ имени А. И. Евдокимова используют 3D-печать в изготовлении персонализированных ушных протезов - бионических протезов с силиконовыми ушными раковинами, одновременно обеспечивающими функциональность и повышающими эстетичность.
Бионические протезы — электронно-механические устройства, способные функционировать вместо утраченного органа под контролем нервных импульсов. Разработка и внедрение бионических протезов — одно из самых перспективных направлений медицины мирового уровня. Бионические протезы уха возвращают слух людям с его частичным или полным нарушением. Важной стороной вопроса остается внешний вид протезов, поскольку некоторые пациенты с заметными дефектами ушной раковины испытывают из-за этого стресс, их качество жизни снижается.


i9zQh8QCCLfeHy7vh75AT4OUtw9gMMlc34NDOkZnsz5TLamD0Y.jpg

На протяжении нескольких лет ученые Пермского политеха совместно с коллегами из Пермского государственного медицинского университета имени академика Е. А. Вагнера и Московского государственного медико-стоматологического университета имени А. И. Евдокимова разрабатывали конструкцию бионического протеза уха и совершенствовали технологию его изготовления, чтобы совместить в одном устройстве и функциональность, и естественный внешний вид, сообщает пресс-служба ПНИПУ на портале «Научная Россия». Существующие протезы, возвращающие человеку способность слышать, выглядят как слуховые аппараты, а эстетические протезы нефункциональны и просто маскируют дефекты уха.

Для придания бионическому протезу сходства с настоящим ухом ученые создали эпитез ушной раковины — конструкцию, повторяющую рельеф отсутствующей части тела. В качестве основы для создания модели силиконовой ушной раковины взяли облако точек, полученное в результате 3D-сканирования большого количества ушных раковин. 3D-модель отредактировали, чтобы разместить в ней электронные компоненты протеза, а затем при помощи 3D-печати сформировали каркас отсека для электроники из эластичного материала.

Затем исследователи напечатали на 3D-принтере мастер-модель ушной раковины. Ее погрузили в заливочный состав, а после затвердевания извлекли, получив полую гибкую форму для заливки силикона. Заливка проходила в два этапа. На первом ученые заполнили форму на 80%, затем поместили в нее напечатанный каркас с муляжами электронных компонентов протеза, которые повторяют оригинальные детали по габаритам и массе. На следующем этапе форму долили силиконом. После этого муляжи извлекли, в освободившееся пространство установили оригинальные компоненты протеза, спаяли электрические соединения.

«Разработанный эпитез ушной раковины эстетичен, отвечает требованиям естественности, может быть отремонтирован в случае повреждения. Силикон, из которого он сделан, гипоаллергенен, успешно имитирует текстуру и цвет кожи», — рассказал доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Игорь Безукладников.

«Бионический протез может использоваться при анотии. Данная патология сопровождается частичным или полным отсутствием ушной раковины, наружного слухового прохода и нарушением слуха. Протез компенсирует эти нарушения. Кроме того, пациенту не придется проходить через хирургическую операцию по созданию искусственного слухового прохода, имеющую большой риск осложнений и рецидивов патологии. Чтобы установить протез, в череп вживляют имплантаты-крепления. Эта операция несложная и проходит под общим наркозом», — рассказал заведующий кафедрой оториноларингологии ПГМУ имени академика Е. А. Вагнера Алексей Еловиков.

«Электроника бионического протеза будет изготавливаться серийно, а силиконовый эпитез — индивидуально, на основе сканирования здоровой ушной раковины человека. Если же обе ушные раковины отсутствуют, то они будут подбираться из базы больших данных (цифровой библиотеки), которая поэтапно формируется», — пояснил заведующий кафедрой цифровой стоматологии МГМСУ имени А. И. Евдокимова профессор Сергей Арутюнов.

Следующий этап разработки — клинические испытания и дальнейшая оптимизация конструкции. Исследование опубликовано в сборнике трудов конференции «100-летие Пермского медицинского журнала».

ОДК построит новый производственный комплекс в Москве
Читать новость

Календарь событий

25
мар 2024
12:02
XIII Международный форум «АТОМЭКСПО 2024» с ключевой темой «Чистая энергетика: создавая будущее вместе» пройдет 25-26 марта в «Сириусе»
01
мар 2024
15:01
Всемирный Фестиваль молодёжи – самое масштабное молодёжное событие в мире, которое пройдет по Указу Президента России Владимира Путина.
26
янв 2024
14:00
В рамках мероприятия будут представлены новейшие разработки в области бионики, которые помогут вам понять, как мы можем использовать природные механизмы для создания новых материалов и устройств. Вы также узнаете о том, как аддитивные технологии позволяют создавать сложные изделия из различных материалов, от металлов до пластиков.
Нет мероприятий в данной категории
Нет мероприятий в данной категории
Нет мероприятий в данной категории
26
янв 2024
14:00
В рамках мероприятия будут представлены новейшие разработки в области бионики, которые помогут вам понять, как мы можем использовать природные механизмы для создания новых материалов и устройств. Вы также узнаете о том, как аддитивные технологии позволяют создавать сложные изделия из различных материалов, от металлов до пластиков.
01
дек 2023
10:00
1 декабря в Воронеже состоится VI юбилейная международная конференция по импортозамещению с применением комплексного реверс-инжиниринга и аддитивных технологий в различных сферах производства «3D КонЦентрАТ». Участников мероприятия будут ждать актуальные экспертные оценки и решения из области АТ и 3D-технологий, новинки исследований и разработок, а также успешные бизнес-кейсы.
20
ноя 2023
10:00
С 20 по 21 ноября 2023 года в ИТ-парке им. Башира Рамеева в Казани состоялся V юбилейный Лидер-Форум «Аддитивные технологии – новая реальность». Лидер-форум – главная российская площадка, где представлены последние достижения в сфере аддитивных технологий. Платформа для выстраивания тесного диалога о развитии отечественной индустрии 3D-печати. Ежегодное, масштабное событие, объединяющее ведущих экспертов отрасли, государственных корпораций и институтов развития, науки и бизнес-сообщества. Итоги V Лидер-Форума «Аддитивные технологии – новая реальность»:
25
окт 2023
11:00
  • Развитие аддитивных технологий и материалов на базе отраслевых лидеров;
  • Существующие и перспективные технологические решения в области 3D печати;
  • Российские материалы для 3D-печати, которые заменили импортные;
  • Постобработка: автоматизация и новые технологии;
  • Управление качеством, методы контроля конечного продукта;
  • Программное обеспечение для аддитивных технологий. Компьютерное моделирование аддитивных процессов;
  • Тренды развития и лучшие практики аддитивных технологий в России. Место аддитивных технологий в цифровой трансформации промышленности.