Медицина будущего: в Перми придумали, как выращивать кости с помощью цифрового конструктора

В Перми разработали инновационный "цифровой конструктор" для создания костных имплантатов, который позволяет с высокой точностью воспроизводить сложную структуру человеческой кости. Разработка выполнена учёными при поддержке региональных исследовательских центров и уже готова к доклиническим испытаниям.

Как работает технология

Созданная пермскими специалистами компьютерная программа анализирует данные компьютерной томографии (КТ) конкретного пациента и на их основе генерирует 3D-модель имплантата.

Эта цифровая модель учитывает анатомические и биомеханические особенности организма, что позволяет создавать индивидуальные имплантаты, максимально приближённые к натуральным костям.

Ключевое преимущество — точное воспроизведение естественной пористой структуры кости, состоящей из микроскопических балок, называемых трабекулами.

"Ключевая проблема традиционных костных имплантатов — их упрощённая внутренняя архитектура. Она не повторяет природную структуру кости, из-за чего имплантат плохо приживается и берёт на себя всю нагрузку, вызывая атрофию соседних тканей. Наша технология устраняет эти проблемы, воспроизводя реальную микроструктуру", — пояснила кандидат физико-математических наук Наталия Еленская.

От цифровой модели к реальному имплантату

После цифрового проектирования полученная модель может быть воспроизведена на 3D-принтере с помощью аддитивных технологий — то есть послойного наплавления материала.

Такой подход позволяет:

• создавать точные копии костей для замещения дефектов;
• оптимизировать механическую нагрузку, чтобы имплантат работал "в тандеме" с живыми тканями;
• ускорить процесс вживления и восстановления пациента.

Во время экспериментов исследователи использовали эталонную модель большеберцовой кости. Алгоритм смог рассчитать её внутреннюю геометрию и воспроизвести цифровую копию, готовую к печати.

Потенциал применения

Разработчики отмечают, что "цифровой конструктор" может использоваться в самых разных областях медицины:

• травматология — при лечении сложных переломов;
• онкология — при восстановлении костей после удаления опухолей;
• челюстно-лицевая хирургия и стоматология — для наращивания костной ткани;
• ортопедия — при создании индивидуальных протезов.

Шаг к персонализированной медицине

По словам учёных, проект отражает тенденцию перехода к персонализированным методам лечения, когда каждый имплантат подбирается строго под пациента.

В ближайшее время технология пройдёт доклинические испытания, после чего её можно будет внедрять в медицинскую практику.