Биомеханическое моделирование индивидуализированных имплантируемых изделий для реконструктивной хирургии

Инженерный журнал: наука и инновации

# 2·2017 1

УДК 616-7 DOI 10.18698/2308-6033-2017-02-1582

Биомеханическое моделирование

индивидуализированных имплантируемых изделий

для реконструктивной хирургии

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Представлен отечественный опыт применения цифровых технологий для подго-

товки и планирования хирургических вмешательств в реконструктивной хирургии

с использованием имплантируемых изделий (эндопротезов). Проанализированы до-

стигнутые результаты и перспективы применения технологий биомеханического

моделирования, включая специализированное программное обеспечение, а также

технологические методы изготовления имплантатов, замещающих элементы ске-

лета организма, благодаря которым удается максимально полно восстанавливать

исходные биомеханические и эстетические характеристики. Предложен ком-

плексный метод биомеханической реконструкции, обеспечивающий высокое каче-

ство изделий, замещающих фрагменты органов и тканей. Метод основан на ком-

плексной автоматизации процесса проектирования с широким привлечением

цифровых технологий.

Ключевые слова:

аддитивные технологии, субтрактивные технологии, 3D-моде-

лирование, биомеханическое моделирование, CAD, CAM, индивидуальный эндопротез,

жизненный цикл

Введение.

Лечение пациентов в области ортопедии и импланто-

логии, в основе которого лежит восполнение недостающих или по-

врежденных фрагментов органов и тканей искусственными замени-

телями, не может быть успешным без точного восстановления

исходных свойств поврежденных или утраченных объектов. К этим

свойствам относятся, среди прочего, геометрические размеры и фор-

ма, масса, прочность и жесткость, характеристики поверхности. Все

это определяет биомеханическое, химико-биологическое и иные вза-

имодействия имплантата с организмом.

Очевидно, что без точного воспроизведения формы и размеров

невозможно восстановление желаемых биомеханических параметров

в локальной зоне (в области реконструкции) и организма в целом.

Однако вопрос о том, какую точность восстановления следует счи-

тать достаточной, в общем случае не имеет однозначного ответа.

Практика клинической ортопедии и травматологии показывает, что

даже при одинаковых показаниях одна и та же точность изделия мо-

жет быть как достаточной, так и недостаточной. К примеру, широко

применяемые в протезировании тазобедренного и коленного суставов

типовые имплантаты имеют размеры, которые выбирают из стан-

дартного ряда и, как правило, не изготавливают под конкретного па-