Ученые физико-технического факультета Томского госуниверситета и Института физики прочности и материаловедения СО РАН в научной статье описали поведение системы «кость-эндопротез» в тазобедренном суставе при малых физиологических нагрузках – ходьбе, приседаниях, поворотах. Результаты этих исследований являются частью масштабного проекта по разработке программы для моделирования индивидуальных протезов. Расчеты позволят улучшить качество протезов и снизить затраты на их производство. Также это исследование развивает персонифицированный подход к пациентам, что значительно улучшает качество их жизни. 
Тазобедренный сустав является основным опорным суставом, на него приходится значительная нагрузка при ходьбе, беге и переносе тяжестей. Потребность в моделировании и производстве индивидуальных и качественных протезов растет с каждым годом, например, в России с 2008 по 2013 число операций выросло в 2,5 раза. При этом доля стоимости эндопротезасоставляет 55% от общей стоимости операции и реабилитации, а доля импортных изделий на российском рынке составляет около 95%, – рассказала научный сотрудник ТГУ и ИФПМ Галина Еремина
В России для изготовления протезов используют сплав кобальт-хром, однако в других странах используют более безопасный титан, а головку протеза для упрочнения покрывают специальным слоем нитрида титана (азотируют). На примере этого сплава ученые рассмотрели, как покрытие протеза – его толщина, способ нанесения, шероховатость и другие параметры – влияет на характеристики и изнашиваемость изделия при физических нагрузках. 
 
При расчетах томские физики первыми в России учли, что костная ткань – это насыщенный жидкостью материал. В статье они доказали, что при увеличении массы тела или выполнении тяжелых физических упражнений увеличивается склонность к переломам кости вблизи протеза. Кроме того, если нагрузка превышает естественный физиологический уровень, то накопление микро- и макротрещин в костной ткани может также привести к отказу протеза. 

 
Произведенные расчеты – часть проекта по разработке программы, которая позволит моделировать качественные персонализированные протезы тазобедренных суставов. 
Полученные данные важны для создания индивидуальных протезов для конкретного человека и развития в России персонализированной медицины. В результате можно будет построить компьютерную модель, взять конкретные параметры пациента – вес, плотность кости и другие – и создать практически идеальный протез, – подчеркнул соавтор, профессор физико-технического факультета ТГУ Алексей Смолин
Ученые отметили, что создание качественных протезов может снизить количество повторных операций по замене изделия и, соответственно, уменьшить финансовую нагрузку на систему здравоохранения. 
 
Пресс-служба Томского государственного университета 
 
Numerical study of the mechanical behavior of the system "bone-endoprosthesis" under different physiological loading / G.M.Eremina, A.Yu.Smolin // Procedia Structural Integrity. 2020. Volume 25. Pages 470-476.
 

Похожие новости

  • 09/11/2020

    Новые материалы и системы для безлюдного производства будут разрабатывать в томском НОЦе

    ​​В программу Научно-образовательного центра (НОЦ) мирового уровня Томской области вошел технологический проект «Перспективные материалы и технологии обеспечения качества». Работы по этому проекту курирует Томский политехнический университет.
    269
  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    911
  • 04/09/2019

    Цитируемые ученые ТПУ: катализаторы из золота и оболочки для ТВЭЛов

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за летний период. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 75, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 9,405 (Green Chemistry, Q1).
    1589
  • 08/05/2018

    Томские ученые разработали быстрый способ печати имплантов нового поколения

    Ученые лаборатории медицинских материалов ТГУ, в которую входят сотрудники университета, ИФПМ СО РАН и НИИ онкологии ТНИМЦ, работают над созданием прямого способа печати имплантов для замены утраченных фрагментов кости.
    2284
  • 30/12/2020

    Ученые предложили использовать эксимерные лампы для борьбы с COVID-19

    Ученые ТГУ и Института сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН) представили результаты почти 20-летнего исследования, которое доказывает, что разработанные в Томске эксилампы способны инактивировать бактерии и вирусы, это актуально во время распространения новой коронавирусной инфекции.
    1256
  • 25/05/2017

    «Физика рака» — ученые обсуждают в Томске «раковое цунами», накрывающее человечество

    На Международной конференции «Физика рака: трансдисциплинарные проблемы и клинические применения», которая проходит в эти дни в МКЦ ТПУ, прозвучит почти 50 пленарных докладов ученых России и зарубежных стран — США, Израиля, Франции, Германии, Китая, Греции, Италии, Словении, Сербии.
    2927
  • 27/07/2020

    Нанокерамика томских учёных продлит жизнь аппаратам ИВЛ

    Подшипники, служащие десятилетиями, будут производить физики Томского госуниверситета (ТГУ), уже есть предварительные договоренности об использовании их в составе отечественных аппаратов ИВЛ и авиакосмической техники.
    654
  • 06/02/2020

    Новое слово в теории лесных пожаров

    ​В свет вышла монография о новых способах прогнозирования и мониторинга лесных пожаров и их последствий, опубликованная международной академической издательской компанией IGI Global. В сборник, редактором которого стал доцент Научно-образовательного центра И.
    621
  • 10/11/2020

    Сибирские учёные придают металлам и сплавам принципиально новые свойства

    ​Инженеры Новосибирского государственного технического университета (НГТУ НЭТИ) совместно с учеными Сибирского отделения РАН ведут ряд работ, в результате которых появляются технологии и материалы нового поколения.
    369
  • 02/11/2020

    Физики ТГУ и СО РАН создадут материалы, выдерживающие 2 тыс градусов

    ​​Физики Томского госуниверситета (ТГУ) и Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) ТНЦ СО РАН будут разрабатывать для авиа- и судостроения жаропрочные сплавы и покрытия, выдерживающие от 2 тысяч градусов Цельсия; первые испытания запланированы на лето 2021 года, сообщил РИА Томск заведующий лабораторией нанотехнологий металлургии вуза Илья Жуков.
    291