Ювелирная врачебная наука

Валентина Гаташ

Харьковские ученые создали редкий сапфировый имплантат тазобедренного сустава. Он идеально совместим с костной тканью, без малого не изнашивается и стоит столь же, сколь менее качественные аналоги

Семидесятисемилетняя пациентка Мария Васильевна встала на ноги и начала прогуливаться с помощью костылей уже на третий день. Находясь дома, она соблюдала этакий режим, по рекомендации врачей, ещё во течение трех месяцев, позже чего разрешили полные нагрузки на ногу. С трудом передвигавшаяся раньше леди могла без труда ходить, не испытывая ни боли, ни трудностей. Медики признали, что апробация сустава прошла успешно.

Это первая на мире операция, во миг которой пораженный артритом тазобедренный сустав был заменен эндопротезом из сапфира. Употребление этого материала позволило специалистам харьковского НТК "Институт монокристаллов", Института патологии позвоночника и суставов им. М.И. Ситенко Академии медицынских наук Украины и Института сверхтвердых материалов сотворить продукт, опережающий аналоги не только по качеству, но и по сроку службы.

Эндопротез для Марии Васильевны изготовили в порядке опыта в единственном экземпляре - бесплатно, за счет государства. По предварительным подсчетам, если украинский сапфировый эндопротез будет поставлен на поток (то есть его начнут делать не в условиях исследовательской лаборатории, как сейчас, однако на производственном участке с минимумом ручной обработки), его цена окажется не выше уже используемых конструкций из других материалов - три-четыре тысячи гривен. Харьковчане смогут снабдить эндопротезами всю страну и более того отсылать их на экспорт.

Борьба с трением

Попытки заменять пораженные болезнью или сломанные суставы искусственными имплантатами предпринимались еще в древнем мире. При раскопках археологи находят скелеты, в которых отдельные кости были заменены деревянными или металлическими, в том числе серебряными, деталями. И все-таки стандартно функционирующие протезы тазобедренных суставов стали являться только в 50−х годах прошлого века. Так, уроженец Украины Константин Сиваш в первый раз в Советский союз создал до сих пор применяемый "протез Сиваша". Головка сустава в нем изготовлена из металла, инак обхватывающая ее вертлужная впадина (суставная ямка для головки сустава) - из полиэтилена.

Со временем проявился солидный минус этих конструкций - из-за трения металла о полиэтилен во час движения протез изнашивался за 10-15 лет. Мелкие частички этих материалов накапливались в соседних тканях, что со временем приводило к нарушению функции сустава и вызывало болевые ощущения, из-за чего приходилось прибегать к повторным операциям. Тот самый недочет вынудил ученых разыскивать альтернативные материалы. В частности, исследовалась вероятность использования комбинации металл-металл: оказалось, что избежать износа все одинаково не удается, к тому же металл не способен амортизировать нагрузки. У пары керамика-керамика трение почти приближается к нулю, при всем при том у этого материала есть прочий обстоятельный недостаток - хрупкость. Больше того, из-за поликристаллического строения керамики достигнуть идеальной сферической формы сустава невозможно.

Разработанная харьковчанами сапфировая пара позволит немаловажно повысить срок службы протезов и избавить пациентов от побочных эффектов. Специалисты единодушны: ныне монокристалл сапфира является лучшим рабочим материалом для создания эндопротезов при различных заболеваниях суставов и позвоночника. Он инертен, биологически совместим с живыми тканями и не ухудшает иммунный статус организма. Ладно полированные сапфировые поверхности не сращиваются с костными структурами, на них не оседают органические молекулы. К тому же строение костной ткани и кристаллической решетки драгоценного камня имеет сходные черты. Как утверждают медики, эндопротез тазобедренного сустава из сапфира (по твердости этот минерал уступает только алмазу) может служить человеку до 25 лет, то есть в полтора-два раза дольше, чем протезы из других материалов. В принципе пара трения из сапфира - головка сустава и обхватывающая ее вертлужная впадина - может действовать вечно. Со временем изнашиваются лишь те составляющие имплантата, с помощью которых сапфировые детали крепятся к кости.

Технологии выращивания и обработки искусственных монокристаллов известны не только украинцам - ими ещё владеют специалисты США и Японии. Однако стоимость сапфиров, которые выращиваются в этих странах, значительно выше. Ноу-хау , ба кроме того сравнительно дешевая рабочая мощь позволяют харьковским ученым творить доступные по цене продукты, уже завоевавшие важный рынок. Украина - единственное государство, где налажено индустриальное фабрика сапфировых инструментов для ортопедии. Так, нашими сверхтонкими хирургическими скальпелями пользуются хирурги всего мира. Институт монокристаллов ведет разработку сверхпрочной прозрачной сапфировой брони по заказу и на денежки НАТО. В других странах использование сапфиров в медицине до сих пор ограничено лабораторными экспериментами из-за дороговизны массового производства.

На четверть дорогой скелет

Все эти соображения послужили основанием для совместной работы специалистов харьковского Научно-технологического концерна (НТК) "Институт монокристаллов" НАНУ, киевского Института сверхтвердых материалов НАНУ и Института патологии позвоночника и суставов им. М. И. Ситенко по созданию первой пары трения для эндопротеза тазобедренного сустава из сапфира. "Замечательные свойства этого камня были известны и раньше, однако природные кристаллы мало крупные, неоднородные и излишне дорогие, - рассказывает заведующий отделом НТК "Институт монокристаллов" профессор Леонид Литвинов. - Для использования сапфиров в различных отраслях науки и техники, а также в медицине мы выращиваем их искусственно из сознательно подобранного расплава, не полагаясь на капризы природного процесса. Благодаря разработанным в нашем институте технологиям разрешается обретать монокристаллы заданной формы, размеров и свойств."

Сапфировый имплантат для тазобедренного сустава - не начальный опыт харьковских ученых. В результате поисков более физиологичных материалов для имплантации были созданы сапфировые детали для пластики позвонков. Потом специалисты спроектировали весь комплект стоматологических имплантатов взамен утраченных зубов, а также набор челюстно-лицевых имплантатов. В текущее время из 210 костей человеческого организма этим драгоценным камнем позволительно заместить пятьдесят.

Тазобедренный сустав (самый непростой по форме и в обработке) стал прорывным достижением харьковских материаловедов. Ученые и технологи разных специальностей, узко сотрудничая между собой, вырастили сапфировую заготовку, из которой сделали первую сапфировую пару трения. Для этого пришлось сделать примерно сотни различных технологических операций. Пунктуальность обработки деталей должна равняться одному микрону, а головка сустава - выдерживать при испытаниях на прочность давление в две с половиной тонны. Исследования проходили в рамках Государственной научно-технической программы, на их поддержку Украинский научно-технологический середина выделил грант (проект был запущен в 1995 году по инициативе нескольких западных стран, чтобы предотвратить выезд за предел ученых, во времена Совьет юнион работавших на военно-промышленный комплекс). На создание инновационного продукта у харьковских специалистов ушло немного месяцев.

Дойти до каждого

"Замена тазобедренного сустава сегодня является самой массовой ортопедической операцией, потому как в случаях его патологии альтернативы эндопротезированию в то время как не существует, - говорит заведующий отделом Института патологии позвоночника и суставов профессор Владимир Филиппенко. - В последние годы обстановка лишь усугубилась: по не до конца понятным причинам заболевания опорно-двигательной системы человека в последние годы помолодели и их число не только в Украине, но и в мире увеличилось." Так, от остеоартрита - воспаления суставов, которое ведет к нарушению их структуры и утрате функций, - страдают до двадцати процентов людей.

Ежегодно в мире проводится более миллиона таких операций, причем основную их доля делают в развитых европейских странах и США. Большинство прооперированных продолжают вкалывать и новости бойкий образ жизни.

Если брать за основу западные критерии качества жизни, то всякий год в Украине нужно проводить как самое малое 15 тыс. операций такого рода. Однако на самом деле врачи не в состоянии подсобить даже тем пяти тысячам, которые в этом остро нуждаются. Занятие не только в нехватке протезов - к расширению объемов хирургической помощи не готова вся инфраструктура отечественной ортопедической помощи. Операционные не обеспечены необходимым современным оборудованием для анестезии и мониторинга состояния больного во пора и следом операции, не разработана организация реабилитации прооперированных пациентов, не хватает подготовленного персонала.

В то же момент НТК "Институт монокристаллов", имеющий мощную производственную базу, мог бы выращивать столько заготовок искусственных сапфиров, сколько необходимо для изготовления эндопротезов. Чтобы наладить массовое производство сапфировых протезов, довольно получить единственный высокоточный станок украинского производства стоимостью 100 тыс. долларов. Соответствующую заявку ученые уже подали в Министерство образования и науки. Они также обратились в Государственное агентство по инвестициям и инновациям с просьбой о финансировании массового производства эндопротезов.

По мнению ученых, реализация этого проекта будет содействовать масштабному внедрению разработанных эндопротезов в клиническую практику. Массовое производство почти разом даст коммерческий эффект: сапфировые протезы не возбраняется будет сбывать в страны, где существует система платной медицины. К примеру, в соседней Словакии стоимость протезов тазобедренных суставов колеблется от 700 до 4000 долларов в зависимости от типа и материала, из которого они изготовлены. В этой стране трансплантацию тазобедренного сустава оплачивает страховая компания, в которой зарегистрирован пациент. Своими ежемесячными взносами вкупе со взносами предприятия, где работает человек, он обеспечивает себе медицинское обслуживание почти на все случаи жизни (за исключением косметологии, стоматологии и некоторых других видов медицинских услуг).

Медики считают, что в Украине также необходимо принять закон о медицинском страховании, в котором предусматривалась бы оплата всех ортопедических операций, охватывая замену тазобедренного сустава. На рассмотрение в Верховную Раду уже подано несколько законопроектов о медстраховании.

Между тем харьковские ортопеды не теряют времени и готовятся к тому, чтобы оказывать подмога всем нуждающимся, как только появится такая возможность. "Мы занимаемся подготовкой соответствующих специалистов в нашем институте, на стабильно действующих курсах в тех городах, где есть профильные клиники, а также исследуем новые виды имплантатов", - говорит управляющий Института патологии суставов и позвоночника профессор Николай Корж. Возможно, уже в ближайшие годы тысячи людей в Украине и за рубежом, страдающие от заболеваний суставов, смогут возвратиться к полноценной жизни благодаря новаторской разработке харьковских материаловедов.

Keywords: