Ученые разработали точную модель для создания протезов

Коллектив ученых из Центра перспективных производственных технологий Национальной технологической инициативы (НТИ) Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого (СПбПУ) (руководитель — проф. А.И. Боровков) разработал математическую модель системы «эндопротез-скелет».

Особое внимание было уделено геометрии и внутренней структуре костей бедра. Используя передовые технологии компьютерного моделирования, команда оценила целостность биомеханической структуры для типичного случая (пациент стоит на двух ногах).

Читайте также: Эндопротезирование тазобедренного сустава: как сделать реабилитацию успешной?

В настоящее время команда работает над методологией, которая позволит сократить время такого анализа до нескольких дней. Результаты исследования были опубликованы в журнале Vibroengineering PROCEDIA и представлены на XII Всероссийском съезде по фундаментальным вопросам теоретической и прикладной механики.

Артропластика тазобедренного сустава является сегодня довольно распространенной процедурой. Во время артропластики верхняя часть тазобедренной кости пациента заменяется металлическим стержнем со сферическим суставным элементом и чашкой, позволяющей головке сустава вращаться внутри таза. Медицинские компании производят стандартные элементы с различными параметрами для обычных операций по замене тазобедренного сустава. Однако через некоторое время определенная доля пациентов испытывает проблемы с имплантами и требует их замены.

Команда инженеров из Центра передовых производственных технологий Национальной технологической инициативы (НТИ) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) проанализировала целостность системы «эндопротез-скелет» для случая эндопротезирования тазобедренного сустава и оценивали долговечность имплантируемой структуры и костей таза, а также распределение нагрузки, когда пациент стоит на двух ногах. В работе описаны особенности подготовки имитационных моделей. В настоящее время этот процесс занимает много времени, но команда работает над методом, позволяющим сократить весь расчет до нескольких дней.

Другие группы имеют тенденцию полностью игнорировать кости таза в своих исследованиях или рассматривать только их упрощенные модели. Однако в этом случае исследователи уделили особое внимание подробному описанию костей таза, включая их наружный и пористый внутренние слои. Это было сделано из-за того, что таз часто подвергается риску в целом.

Источник: doi.org/10.21595/vp.2019.20961.