Достижения современной медицины во многом связаны с техническим прогрессом и применением новых материалов. Инженеры-физики помогли медикам создать уникальный эндопротез, способный исправлять дефекты костей. А разработанные ими конструкции из металла с памятью формы позволяют разгибать деформированные кости и создавать искусственные суставы.
Милена Сигаева / «Здоровье-инфо»
Восстановление тазобедренного сустава – процесс очень сложный. Важно чтобы искусственный сустав не только выдерживал нагрузку, но и был устойчивым к трению.
Обычно для этих целей используют кобальтовые сплавы или керамику. Но применяемые сейчас материалы, по мнению специалистов, имеют ряд ограничений. Кобальтовые сплавы биологически опасны, так как в них есть канцерогенные соединения. К тому же, они тяжелые, а это значит, что в два раза увеличивается нагрузка на кость, организм и все остальные части тела. Керамические же эндопротезы довольно дорогие и хрупкие – зачастую, они разрушаются уже в процессе установки.
Подходящим материалом для изготовления протезов является титан, однако из-за мягкости его использование в этих целях было весьма ограниченным.
Российские ученые-физики смогли разработать уникальный протез из титана. Для этого структуру металла изменили особым образом, в результате чего он стал сверхпрочным. Поскольку титан – это мягкий металл, в трении он дает очень большой износ. От этого износа страдает окружающая ткань, в том числе и костная. Она рассасывается, протез становится нестабильным.
Хирург-травмотолог Николай Загородний и инженер Михаил Колеров
Перед учеными стояла задача – приспособить титан для использования в медицине. Научные сотрудники Российского государственного технологического университета им. К.Э Циолковского (МАТИ) смогли изменить структуру титана, сделав его мелкокристаллическим. Благодаря этому металл стал тверже, уменьшился его износ, подчеркивает инженер, профессор Михаил Колеров.
Как отмечает хирург-травматолог Николай Загородний, такие протезы рассчитаны на 30 лет эксплуатации. Сейчас титановые протезы успешно применяют уже в течение 14 лет. И за все это время ни один протез не подвергался ревизии (замене на новый) по причине износа (паратрения). Хотя, конечно, износ протеза у молодого человека, ведущего подвижный образ жизни, бывает довольно существенным.
Изготовление протеза подразумевает целый комплекс мероприятий и, прежде всего, сертификацию и регистрацию технологий. В итоге стоимость стандартного тазобедренного сустава достигает 35 000 – 40 000 рублей, хотя существуют и модели стоимостью от 27 000. Вместе протез коленного и тазобедренного сустава стоит от 80 000 до 90 000 рублей. Но, самое главное, установка современных протезов производится за бюджетные средства и пациенту редко приходится платить самому.
Стоимость подобной операции за рубежом составляет от 2 500 до 3 000 долларов. Но применяемые за границей кобальтовые сплавы по своей биологической инертности не могут конкурировать с титаном, который прекрасно себя чувствует в организме и организм вокруг него тоже. Преимущество российских протезов на лицо.
Металл с памятью формы
Еще одно замечательное изобретение российских инженеров-физиков – конструкции из металла, способного «запоминать» ту форму, которую ему придали разработчики. Сплав, состоящий на 55% из титана и на 45% из никеля (нитинол), применяют в медицине для выпрямления костей.
Нитинол был создан в США в 1965 году. В быту из этого материала изготавливают пожарные датчики, где он вспоминает свою форму при +78 градусов, и в соединениях трубопроводов, где он срабатывает при -50. Нитинол применяют и в кондиционерах, где с его помощью открывается и закрывается доступ воздуха в клапане.
Из нитинольной проволоки в стоматологии делают современные брекеты. Этот материал оказывает постоянно давление на зубы в течение длительного времени, приводя их в итоге к нужной форме. Раньше брекеты делали из стали, и через каждые три дня пациент должен был ходить к врачу, чтобы подкрутить их, что вызывало болевой эффект. Но уже через следующие три дня весь эффект пропадал.
Российские ученые приспособили нитинол для медицинских нужд. Благодаря труду ученых, на холоде металл приобрел гибкость, а в теле человека, 
при температуре +/-37 градусов – сверхпрочность.
Прочность выпускаемого материала наглядно иллюстрирует опыт, когда в стеклянный стакан помещается изогнутая пластина, «запомнившая» первоначальную форму. Когда стакан заполняют водой температурой 37-38 градусов, пластина разгибается, буквально разбивая в дребезги стеклянный стакан. Такую пластину врачи используют для выпрямления деформированных костей.
Следует выразить благодарность инженерам, без которых не могут обойтись доктора. А также, сказать «спасибо» таким докторам, как профессор Загородний, которые блестяще используют эти достижения техники.
В этом году заведующему кафедрой травматологии и ортопедии Российского университета дружбы народов профессору Н.В. Загороднему была присуждена Национальная премия «Призвание. Лучшие врачи России 2010 г.»
