Ортез, который вы можете не заметить

Ортез изготавливается с помощью аддитивных технологий. При его разработке были использованы современные информационные технологии, включая 3D-сканирование конечности пациента, моделирование твердотельной геометрии в CAD-программах и подготовку координатной модели для фотополимерного принтера. Уже готов прототип умного ортеза и полностью отработана технология его создания.

«Разработка базируется на анализе современного рынка ортезов в России и за рубежом, который выполнен не только по серийным, но и по опытным образцам. По результатам анализа статей, монографий и патентов сделан вывод о существовании свободной ниши ортезов, имеющих переменную жесткость. Подобных разработок на данный момент нет, и это основное отличие проекта от существующих аналогов. Похожие конструкции разработали зарубежные исследователи, но их изделия позволяют лишь полностью иммобилизировать сустав, то есть не могут быть выполнены в гибком варианте», — рассказала «Стимулу» автор разработки, студентка четвертого курса Института клинической медицины имени Н. В. Склифосовского Сеченовского университета Анастасия Смагина.

По ее словам, преимущества разработанного ортеза в том, что его можно изготовить индивидуально для конкретного пациента и варьировать жесткость фиксации, это повышает эффективность реабилитации пациентов при травмах связок и некоторых видах переломов. Изделие рентгенопрозрачно, позволяет коже дышать и не боится воды — в отличие от тканевых ортезов с ним можно принимать душ.

«Два года подряд летом на даче я травмировала голеностопный сустав — сначала на одной ноге, потом на другой, — вспоминает Анастасия Смагина. — Пришлось долго носить тканевый ортез с ребрами жесткости. Столкнулась со множеством неудобств: как искупаться в озере в жару; что делать на песчаном пляже, когда без ортеза ходить не можешь, а он тут же заполняется песком и натирает кожу; как жить, когда ортез сохнет… И вот возникла идея, как сделать ортез более удобным и комфортным в использовании».

Быстро изготавливать и удобно носить

Суть технологии такова: сначала при помощи трехмерного сканирования фотограмметрическим методом создается электронная твердотельная модель конечности. Затем в любой удобной системе автоматизированного проектирования эта модель трансформируется в оболочку, которая обрезается по границе будущего ортеза и преобразуется в бионическую сетку. Полученная модель ортеза в программе-слайсере адаптируется для печати на фотополимерном 3D-принтере, выбирается фотополимерная смола с нужными характеристиками, и запускается процесс 3D-печати. После изготовления нужна лишь небольшая механическая обработка для удаления поддержек, получающихся при работе принтера. При небольших травмах связок для пациента можно изготовить гибкий ортез. Он легко снимается и надевается — как перчатка или носок. При переломах ортез будет более жестким и прочным.

Изготовленный ортез представляет собой разъемную (для жесткого варианта) или неразъемную (для мягкого варианта) оболочку сетчатой структуры, фиксация которой обеспечивается благодаря точному соответствию форме конечности.

Главное отличие разработки от существующих конструкций, по словам разработчиков, состоит в возможности регулировки степени фиксации (от полной фиксации до мягкой, наподобие эластичного бинта), точном соответствии форме конечности (погрешность составляет порядка 0,2 мм), сокращенном цикле изготовления (несколько рабочих дней) и невысокой (в среднем в два-три раза дешевле аналогов) себестоимости производства.

Кроме того, прорабатываются модификации ортезов из ионизированных пластиков, обладающих антибактериальными и фунгицидными свойствами. Еще одна характерная особенность разработки — сетчатая схема, что обеспечивает отличную вентиляцию кожных покровов и лимфодренажный эффект.

На данный момент разработка находится на стадии НИОКР, получен первый образец — демонстратор технологий, отработан весь цикл его изготовления. По словам разработчиков, производство таких ортезов возможно силами небольшого частного предприятия, планируется также тестирование установочной партии образцов в медучреждениях.

Студентка 4 курса Института клинической медицины имени Н. В. Склифосовского Сеченовского университета Анастасия Смагина

Фото предоставила А. Смагина

Как зафиксировать конечность

При серьезных травмах и переломах поврежденную руку или ногу необходимо надежно обездвижить. Самое распространенное средство иммобилизации в период восстановления — гипсовая повязка. Впервые в мире ее применил в 1852 году великий русский врач Николай Пирогов, тот самый, который первым использовал наркоз в военно-полевой хирургии, выработал систему сортировки раненых, когда они во множестве поступали на перевязочный пункт, и по инициативе которого в русской армии появились сестры милосердия.

Идея использовать гипс, смоченный водой и зафиксированный бинтом, пришла к нему в художественной мастерской, когда он наблюдал за работой скульптора Николая Степанова. «Я в первый раз увидел… действие гипсового раствора на полотне, — писал Пирогов. — Я догадался, что его можно применять в хирургии, и тотчас же наложил бинты и полоски холста, намоченные этим раствором, на сложный перелом голени. Успех был замечательный. Повязка высохла в несколько минут: косой перелом с сильным кровяным подтеком и прободением кожи… зажил без нагноения. Я убедился, что эта повязка может найти огромное применение в военно-полевой практике».

Проблему фиксации конечностей Николай Иванович пытался решить не один год, экспериментировал с липовыми лубками, крахмалом: пропитанные раствором этого вещества куски холста послойно накладывали на сломанную конечность, как в технике папье-маше. Это приходилось делать долго, крахмал застывал не сразу, а повязка получалась слишком большой, тяжелой, размокала от воды, плохо пропускала воздух. На этом фоне гипс подошел просто идеально. Свое новое изобретение Николай Иванович первый раз использовал в Севастополе в ходе Крымской войны.

В наше время появилась более комфортная альтернатива гипсовой повязке — ортез. В случае перелома он позволяет надежно зафиксировать поврежденную конечность. Ортезы также используют при вывихах, повреждениях мышц, связок и сухожилий. Ортез подходит как средство борьбы с болевым синдромом и фиксации суставов в правильном положении при артритах и артрозах.

На данный момент существует два типа ортезов: серийные и индивидуальные. Первые отличаются наличием регулировок, вторые изготавливаются под конкретного пациента, поэтому стоят на порядок дороже. Широкое распространение ортезы получили несколько десятилетий назад, хотя и ранее существовали приспособления, отдаленно напоминающие их по принципу действия. Разработка ученых Сеченовского университета относится к классу индивидуальных ортезов.

Чем же отличаются ортез и гипсовая повязка? Первое, что бросается в глаза, — это внешний вид. Гипсовая повязка объемная и тяжелая, а ортез часто даже можно не заметить под одеждой. При этом материал ортеза — термопластик — обладает очень высокой прочностью. Свойства термопластика сообщают ортезам множество преимуществ, в период реабилитации пациент живет более свободно, чем при ношении гипсовой повязки. Например, можно принимать душ, ходить под дождем. Если ортез испачкался, его легко отмыть. Кроме того, конечность в ортезе более подвижна, чем в гипсе, и человек вполне может справляться с бытовыми делами. При переломе ноги можно ходить без костылей.

У ортезов хороший воздухообмен, это позволяет избегать опрелостей и раздражения на коже. Кроме того, в процессе восстановления пациента врач может при необходимости быстро корректировать форму ортеза.

«Наш ортез имеет два основных преимущества перед гипсом: возможность гибкого или полужесткого исполнения и высочайшую точность, повторяющую поверхности конечности, что исключает сдавливание или натирание, — это особенно актуально при наличии у пациента родинок, рубцов, повреждений кожи. Кроме того, благодаря сетчатой структуре ортез дышит, имеет гораздо меньшую толщину, за счет бионической структуры обладает лимфодренажным эффектом», — отметила Анастасия Смагина.

У индивидуального ортеза есть противопоказания: открытые переломы и травмы со смещением, кровотечения, ожоги или обморожение в области перелома, дерматологические инфекции. В этих случаях необходимо наложить гипс.