При поддержке АНО «Институт развития интернета» в Сети в 2021 году был реализован проект «Молодые гении России». Свет увидели истории о молодых исследователях и их инновационных разработках, которые могут способствовать решению важнейших для страны задач и найти свое применение в разных отраслях экономики, в том числе служить развитию отечественной системы здравоохранения.
Установка импланта — сложный процесс, особенно когда речь идет о нестандартных случаях. Необходимо все правильно рассчитать и смоделировать таким образом, чтобы имплант хорошо прижился в организме человека и не произошло его отторжения. Свое решение этой задачи предлагает команда исследователей из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, один из которых — аспирант Федор Тарасенко.
Молодой ученый увлекся наукой еще на первых курсах университета: брался за научные статьи, проводил исследования и вскоре начал участвовать в проектах одной из научных лабораторий университета. Его заинтересовала прикладная механика: с одной стороны, она решает прикладные, а не фундаментальные задачи, а с другой — позволяет не ограничиваться какой-то предметной областью. На протяжении уже почти полутора лет молодой исследователь вместе с командой трудится над проектом в области медицины. «Наша разработка — это подход или методика, которая позволяет наиболее корректно подойти к разработке импланта в нестандартных случаях и правильно спроектировать персонализированный имплант таким образом, чтобы он оптимально подходил пациенту, не повреждал кость при установке и не отторгался организмом. Все эти процессы мы воспроизводим в цифре и на основе полученных данных строим дальнейшую работу. Хотя, конечно, перечень вопросов, которые можно решить с помощью нашей разработки, значительно более широк».
В их числе, например, вопросы, которые возникают еще на этапе разработки импланта: какую пористость его поверхности выбрать, как правильно рассчитать все параметры, которые гарантируют, что при установке и в процессе регулярной активности человека (ходьба, бег, приседания и т.д.) имплант не будет повреждаться сам и не окажет негативного воздействия на кость или сустав, в которые его устанавливают.
«Это очень непростая задача, потому что кость, как и имплант, имеет сложную и неочевидную структуру, — пояснил Федор. — Затем возникают вопросы, связанные с моделированием процесса лечения и реабилитации, которые являются одними из самых сложных. В зависимости от нагрузок на месте установки импланта может образовываться костное вещество разного типа, и этим процессом нужно управлять».
По словам разработчика, реабилитационная работа с пациентами, которым установили имплант, обычно строится таким образом: после определенного времени полного покоя он начинает ходить на костылях и заниматься на специальных тренажерах, а затем постепенно увеличивать нагрузку и тем самым стимулировать процесс заживления.
«Мы можем воздействовать на зону установки импланта локально — рассчитать, например, тип, уровень и длительность воздействия, которые будут способствовать этому процессу и направлять его в нужную сторону», — рассказал молодой ученый. Уникальность разработки заключается в том, что она включает в себя довольно большое число различных факторов и особенностей, которые влияют на конечную конструкцию импланта и на исход процесса регенерации, того, приживется ли имплант в человеческом организме. За счет учета этих факторов будут обеспечиваться высокая точность прогнозирования и высокая степень соответствия моделируемых процессов реальной ситуации.