В Самаре прошли первые успешные испытания прототипов остеоинтегрируемых протезов для нижних конечностей

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.

Основными целями первого этапа исследования специалисты ставили совершенствование хирургических протоколов, выбор оптимальной модели ампутации, а также методик ведения в послеоперационном периоде. Разработчики достигли поставленных задач, а полученный опыт и результаты позволяют перейти к следующему этапу исследований на пути к остеоинтегративному протезированию и созданию бионических экзопротезов.

«Команда специалистов активно работает над улучшением конструкции и дизайна имплантата, техникой оперативного вмешательства, методиками послеоперационного ухода и ведения, – рассказал Директор Центра компетенций НТИ «Бионическая инженерия в медицине» СамГМУ Алексей Комягин. -  Для объективной оценки послеоперационного состояния и реабилитации созданы индивидуальные испытательные стенды с круглосуточным видеонаблюдением и алгоритмами анализа поведенческих особенностей и двигательной активности животных. Мы также спроектировали и изготовили иммобилизирующее устройство для ампутированной конечности, которое позволило снизить количество осложнений». 

Ректор СамГМУ, член-корреспондент РАН, профессор, заслуженный деятель науки РФ, лауреат премии Правительства РФ Александр Колсанов отметил важность сотрудничества с компанией «Моторика» по разработке бионических протезов. Партнерство поможет создать инновационные решения, которые позволят восстанавливать утраченные функции с учетом индивидуальных потребностей.

«Остеоинтегрируемые протезы — это сложное технологическое и медицинское решение, которое обладает большим потенциалом улучшения качества жизни пациентов. Наша цель — создать продукцию, способную удовлетворить потребности людей, столкнувшихся с ампутацией. После завершения научных исследований мы намерены приступить к внедрению данной инновационной технологии и выпуску протезов», — прокомментировал Андрей Давидюк, генеральный директор «Моторики».