Эндопротез – это устройство, частично или полностью замещающее какой-либо внутренний орган или сустав человека.

Производство эндопротезов в России – очень перспективное направление. Ежегодная потребность медицинских учреждений нашей страны составляет около 100 тысяч комплектов имплантатов. Основная часть этой потребности удовлетворяется импортными протезами, однако вместе с ростом количества российских компаний-изготовителей эта тенденция постепенно меняется.

В данной статье расскажем подробнее об эндопротезах суставов, истории их появления, разновидностях, методах производства и обслуживания.

История эндопротезирования

Потребность в замене утраченных или необратимо поврежденных суставов искусственными возникла очень давно. Археологические находки доказывают, что еще в древнейшей цивилизации врачи предпринимали попытки замещать подвижные соединения костей.

В 1890 году переворот в лечении болезней суставов произошел в Германии. Темистоклес Глюк впервые применил протез для коленного сочленения, дав начало истории развития эндопротезирования.

Для закрепления имплантата из слоновьей кости Глюк использовал смесь из гипса, канифоли и пемзовой пудры.

Основной этап современного эндопротезирования относится к 20 веку, и связано это с техническим прогрессом того времени. Благодаря развитию промышленности, материаловедения и других точных наук стало возможным создавать конструкции, которые способны функционировать в организме человека – довольно агрессивной внутренней среде.

Первыми удачными серийными устройствами стали эндопротезы тазобедренного сустава, созданные в СССР, США и Европе. Позже были сформулированы основные требования к конструкциям и материалам имплантатов.

Разновидности эндопротезов

Эндопротезы можно классифицировать по разным основаниям. В зависимости от количества компонентов выделяют однокомпонентные, двух-, трехкомпонентные устройства.

По конструкции протезы подразделяются на однополюсные и двухполюсные. По способу установки существуют импланты с бесцементной, цементной или гибридной фиксацией.

Эндопротезы суставов могут быть изготовлены из керамики, силикона, углеродных материалов, металлов и их сплавов.

Керамические протезы показаны при артрозах, травмах, анкилозах, различных нарушениях функций суставов и костей конечностей.

Одно из уникальных преимуществ имплантатов из керамики – оптимальная биосовместимость и неаллергенность. Такие эндопротезы быстро устраняют болевые ощущения, восстанавливают подвижность и силу захвата, не подвержены истиранию, а потому долговечны. Однако у них есть существенный минус – хрупкость.

Искусственные суставы из силикона – «золотой стандарт» эндопротезирования межфаланговых и пястно-фаланговых суставов. Силиконовые эндопротезы сохраняют функциональное состояние кисти, обеспечивают косметический эффект и улучшают качество жизни человека.

Углеродные материалы по своим свойствам наиболее близки к костям. Клиническая практика показывает, что эндопротезы из углерода приживаются без отторжения, не меняют своих свойств под воздействием биологических сред, нетоксичны и неканцерогенны.

Большинство крупных предприятий выпускают протезы серийно. Однако для наиболее сложных случаев изготавливаются индивидуальные импланты, учитывающие все физиологические особенности человека.

Предварительно на основе данных томографического исследования создается 3D-модель пораженного сустава, которая определяют локализацию и размеры костных дефектов. С учетом этой информации в непрерывном взаимодействии с лечащим врачом пациента разрабатывается индивидуальная конструкция эндопротеза.

Производство эндопротезов из титановых сплавов

Наиболее рациональной технологией изготовления суставных эндопротезов из титановых сплавов является горячая объемная штамповка. Этот метод позволяет получить детали сложной формы при крупносерийном и массовом производстве.

Перед самой процедурой на основании компьютерного моделирования рассчитывается необходимое количество операций, анализируются и подбираются оптимальные параметры: температура заготовки, температура штампа, скорость прессования, смазка и пр.

Температурный интервал горячей штамповки титана и его сплавов близок к температуре ковки. Характер структуры титановых заготовок определяется степенью и скоростью деформации.

Низкая теплопроводность титана и высокий коэффициент трения между металлом и инструментом могут привести к неравномерной деформации заготовки. В зонах, где этот процесс идет наиболее интенсивно, температура металла повышается, образуется крупнозернистая структура с пониженной пластичностью и выносливостью.

Исключить опасность местного перегрева и повреждения заготовки можно, снизив температуру штамповки. Однако при этом неминуемо повысится износ инструмента, вырастет расход энергии, возникнет необходимость использовать более мощное оборудование.

Штамповку титановых заготовок осуществляют на молотах или гидравлических прессах. Молоты осуществляют многократные легкие удары, за счет чего уменьшается местный перегрев металла. Однако это вызывает необходимость одного или нескольких подогревов заготовок, что способствует образованию на поверхностях альфированного слоя. Он понижает пластичность металла, а это опасно для заготовок с тонкими сечениями.

Для получения титановых эндопротезов с высокими пластическими и прочностными свойствами применяют метод штамповки на прессах. Пластичность титановых сплавов при таком виде штамповки увеличивается на 10-20 %. При работе на гидравлических прессах происходит более равномерная деформация и проработка структуры металла.

Обслуживание прессов горячей штамповки протезов

Этим требованиям полностью отвечает белое медицинское масло EFELE MO-842. Оно обладает отличными разделительными и антикоррозионными свойствами, практически не имеет цвета, поэтому не оставляет следов на поверхности.

В составе масла отсутствуют органические примеси и их производные, поэтому оно безвредно для человеческого организма. Материал характеризуется малой летучестью и работает в диапазоне температур от -10 до +120 °С.

Применение EFELE MO-842 позволяет продлить срок службы штамповочных прессов и улучшить качество производимых с их помощью эндопротезов.

Цементные и бесцементные эндопротезы: какие лучше?

Главное отличие цементных эндопротезов от бесцементных состоит в принципе фиксации. Бесцементные модели, выполненные из металлических сплавов с пористым покрытием, устанавливают методом «плотной посадки» (press-fit). Они буквально вбиваются в кость, что в дальнейшем, после ее прорастания в имплантат, позволяет создать очень прочное соединение.

Фиксация цементного эндопротеза осуществляется с помощью специального полимерного вещества – полиметилметакрилата.

Бесцементные имплантаты больше подходят для людей молодого возраста, поскольку их организмы быстрее адаптируются к инородному телу и оперативнее проходят регенерацию. Учитывая длительный срок службы искусственных суставов, на повторную операцию пациенты попадают только через 20-25 лет. Замена бесцементного протеза проходит легче.

Цементные протезы чаще применяются для лечения пожилых людей, у которых в силу возраста плотность и прочность костной ткани снижена. Рыхлая структура не гарантирует качественное соединение с имплантатом, поэтому его фиксируют с помощью «цемента».

Основной плюс цементных протезов – более бережное внедрение в организм и менее травматичное воздействие на кости.

Эндопротезы обоих типов имеют свои собственные показания и противопоказания к применению, поэтому однозначно ответить на вопрос, какой из них лучше, нельзя. Выбор делает врач после проведения полноценного обследования больного.