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».

АРАТ выступит организатором мероприятий в рамках Технофорума-2023
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.
10
июн 2024
10:00

Международная выставка вертолетной индустрии HeliRussia – это единственная выставка в России, где представлены мировые достижения всего спектра продукции и услуг вертолетной индустрии — от проектирования и производства до эксплуатации, а также беспилотных летательных аппаратов и аэромобильности.

23
мая 2024
11:00
В рамках выставки «МЕТАЛЛООБРАБОТКА 2024» . ЦЕЛЬ мероприятия – объединение представителей отраслевого сообщества в области аддитивных технологий на единой площадке с целью обсуждения вопросов связанных с развитием технологий и материалов. 3D-печать является незаменимым инструментом для производства высокоточных изделий «сложной геометрии». В России данная технология успешно применяется уже на десятках предприятий. Специалисты отмечают, что аддитивные технологии смогут помочь импортозамещению во многих отраслях промышленности в условиях санкций. Эксперты в области промышленной 3D-печати и специалисты из широкого спектра прикладных отраслей приведут примеры эффективных кейсов применения 3D-принтера.
22
мая 2024
11:00
Цель конференции – объединение представителей отраслевого сообщества в области аддитивных технологий, институтов развития и органов исполнительной власти на единой площадке с целью обсуждения действующих инструментов поддержки развития отрасли аддитивных технологий и выработки новых предложений.
21
мая 2024
10:00
Конференция «Цифровая индустрия промышленной России» – самое представительное деловое мероприятие, входящее в пятерку крупнейших мероприятий в области цифровой экономики в России.
13
авг 2024
10:00

За время своего существования форум стал одним из крупнейших мировых смотров продукции военного назначения, а также внес серьезный вклад в развитие военно-технического сотрудничества между странами. Ежегодно форум посещают представители оборонной отрасли разных государств мира, чтобы заключить выгодные сделки. Традиционно в рамках форума Ассоциация развития аддитивных технологий выступает организатором круглого стола, посвящённого вопросам развития отрасли.

10
июл 2024
12:30
Цель мероприятия – объединение представителей отраслевого сообщества в области аддитивных технологий, институтов развития и органов исполнительной власти на единой площадке, вовлечение ключевых потребителей аддитивных технологий в различных отраслях промышленности с целью обсуждения перспектив развития аддитивных технологий, технологической независимости, инновационных разработок и идей в области оборудования и технологий для аддитивного производства.
Нет мероприятий в данной категории
13
авг 2024
10:00

За время своего существования форум стал одним из крупнейших мировых смотров продукции военного назначения, а также внес серьезный вклад в развитие военно-технического сотрудничества между странами. Ежегодно форум посещают представители оборонной отрасли разных государств мира, чтобы заключить выгодные сделки. Традиционно в рамках форума Ассоциация развития аддитивных технологий выступает организатором круглого стола, посвящённого вопросам развития отрасли.

10
июл 2024
12:30
Цель мероприятия – объединение представителей отраслевого сообщества в области аддитивных технологий, институтов развития и органов исполнительной власти на единой площадке, вовлечение ключевых потребителей аддитивных технологий в различных отраслях промышленности с целью обсуждения перспектив развития аддитивных технологий, технологической независимости, инновационных разработок и идей в области оборудования и технологий для аддитивного производства.
10
июн 2024
10:00

Международная выставка вертолетной индустрии HeliRussia – это единственная выставка в России, где представлены мировые достижения всего спектра продукции и услуг вертолетной индустрии — от проектирования и производства до эксплуатации, а также беспилотных летательных аппаратов и аэромобильности.

23
мая 2024
11:00
В рамках выставки «МЕТАЛЛООБРАБОТКА 2024» . ЦЕЛЬ мероприятия – объединение представителей отраслевого сообщества в области аддитивных технологий на единой площадке с целью обсуждения вопросов связанных с развитием технологий и материалов. 3D-печать является незаменимым инструментом для производства высокоточных изделий «сложной геометрии». В России данная технология успешно применяется уже на десятках предприятий. Специалисты отмечают, что аддитивные технологии смогут помочь импортозамещению во многих отраслях промышленности в условиях санкций. Эксперты в области промышленной 3D-печати и специалисты из широкого спектра прикладных отраслей приведут примеры эффективных кейсов применения 3D-принтера.