Разработка ученых Самарского университета им. Королёва удешевит пластические операции на черепе

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени С.П. Королёва совместно с коллегами из Самарского государственного медицинского университета разработают для медучреждений установку, которая позволит значительно снизить стоимость краниопластики - пластических операций по исправлению дефектов черепа, возникающих в результате черепно-мозговых травм или после нейрохирургических операций. С помощью этой установки можно будет прямо в медучреждении оперативно создавать персонифицированные, то есть, предназначенные для конкретного пациента, титановые имплантаты, изготавливая их более дешевым способом - методом инкрементального формообразования из листовых титановых заготовок. Данный проект стал победителем конкурса программы "УМНИК" и получил финансовую поддержку Фонда содействия инновациям.

" В настоящее время персонифицированные титановые имплантаты для замещения недостающих частей костной ткани, как правило, изготавливаются с помощью аддитивных технологий - на дорогостоящих 3D-принтерах и из недешевого титанового порошка, который стоит примерно в 7-8 раз дороже, чем аналогичный по весу титановый лист. Кроме того, для обслуживания оборудования 3D-печати требуются высококвалифицированные специалисты, что делает нерентабельным для лечебного учреждения приобретение, обслуживание и использование такого оборудования - поэтому имплантаты врачам приходится заказывать на специализированном предприятии. Разрабатываемая нами более дешевая и простая в управлении установка будет использовать технологию инкрементального формообразования и листовой титан, что позволит прямо в медучреждении изготавливать персонифицированные имплантаты с меньшей себестоимостью, делая их, таким образом, более доступными для пациентов. C программным обеспечением на этой установке после прохождения соответствующего обучения смогут работать даже сотрудники медучреждения ", - рассказал руководитель проекта Илья Петров , инженер кафедры обработки металлов давлением Института авиационной и ракетно-космической техники Самарского университета им. Королёва.

В качестве сырья предполагается использовать листы отечественного титанового сплава марки ВТ6, широко применяемого в авиационно-космической промышленности России. Технология инкрементального формообразования заключается в поэтапном локальном деформировании отдельных частей листовой заготовки по заданной программе. Деталь изготавливается за счет перемещения инструмента по заданному контуру - по заготовке как будто бы передвигается слаженная команда миниатюрных роботов-кузнецов, которые пошагово и с абсолютной точностью деформируют заготовку согласно указаниям программы. Самарские ученые предлагают, чтобы обработка детали шла синхронно с обеих сторон, одновременно двумя "командами роботов". Главное - определить необходимый алгоритм обработки.

" Инновационность разрабатываемого комплекса заключается в том, что оба деформирующих инструмента, основной и вспомогательный, будут выполнены в виде миниатюрных трехосевых манипуляторов с тем же принципом управления, что и на современных 3D-принтерах. Вспомогательный инструмент обеспечит деформацию с обратной стороны заготовки, благодаря чему точность изготовления изделия будет сопоставима с точностью работы современных 3D-принтеров. Использование данной схемы позволит создать компактное устройство, которое можно будет установить на обычном письменном столе ", - отметил Илья Петров.

По его словам, подобных медицинских устройств ни в России, ни в мире пока нет, и в перспективе ученые планируют запатентовать свою разработку. По предварительным расчетам, стоимость установки будет составлять примерно 3 млн рублей. Самый дешевый 3D-принтер, позволяющий изготавливать титановые персонифицированные имплантаты, стоит сейчас порядка 7,5 млн рублей. Экспериментальную модель установки планируется создать до конца 2022 года.

Справочно

* Самарский университет им. Королёва является признанным центром компетенций на федеральном уровне в сфере инкрементальной штамповки. В 2020 году в университете был создан уникальный для России робототехнологический комплекс инкрементальной штамповки, позволяющий одновременно решать научно-образовательные и опытно-производственные задачи. Смонтированное оборудование позволяет выпускать широкий спектр несерийной продукции из листовых заготовок - от рыцарских лат и деталей ретро-автомобилей до элементов конструкции разрабатываемых космических аппаратов и ракет-носителей.

** " УМНИК" (Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса) — программа выявления и поддержки молодых ученых, стремящихся к самореализации через инновационную деятельность. "УМНИК" существует с 2007 года. За это время в ней приняли участие более 70 тысяч человек, свыше 12 тысяч стали победителями. Программа проводится по пяти направлениям. Победители программы получают финансирование в размере 500 тысяч рублей сроком на два года на развитие научно-инновационного проекта.

*** По данным из открытых источников, ежегодно в России оперируют более 43 тысяч человек, госпитализированных с черепно-мозговыми травмами. Декомпрессивная трепанация черепа при этом выполняется примерно в 80% случаев. Большинству пациентов после проведенных операций и лечения требуется установка имплантатов, замещающих удаленные участки костей черепа.