Людям, чьи колени были поражены остеоартритом, также известным как артрит “ износа и разрыва ”, часто приходится получать имплантаты колена, чтобы восстановить повреждение. Но если коленный имплант не подходит конкретному человеку, это может привести к повреждению мягких тканей, разрушению подлежащей кости, расшатыванию имплантата и повышенной вероятности боли в суставах после операции.
"Одним из возможных решений является создание имплантатов, которые подходят для конкретного пациента, анатомически точны, воспроизводят нормальные движения колена и в конечном итоге являются воспроизводимыми," говорит доктор. Йохан ван дер Мерве, преподаватель кафедры механической и мехатронной инженерии Стелленбошского университета (SU). Ван дер Мерве, который также является членом исследовательской группы биомедицинской инженерии того же отдела, недавно получил докторскую степень в области мехатронной инженерии в SU. Он сосредоточился на разработке повторяемого полуавтоматического метода создания компонентов имплантата для конкретного пациента, который воспроизводит здоровую анатомию человека, чтобы облегчить естественное движение суставов после операции.
Ван дер Мерве отмечает, что колено является одним из суставов, наиболее подверженных остеоартриту, форме артрита, которая возникает при разрушении защитного хряща в суставах.
Ван дер Мерве говорит, что для локализованного остеоартрита хирургическая реконструкция или замена только поврежденной части колена (одинарная артропластика коленного сустава) может быть предпочтительнее замены всего сустава (тотальная артропластика коленного сустава). По прогнозам, к 2030 году во всем мире будет выполнено три миллиона операций по замене коленного сустава. Текущая замена коленного сустава обычно длится 10 лет.
"Замена или ремонт только поврежденной части может привести к более быстрому восстановлению, улучшить послеоперационное движение сустава, сохранить как можно большую часть естественной анатомии сустава и выполнить с меньшими затратами."
"Но разработка индивидуальной замены коленного сустава с учетом индивидуальных особенностей пациента в конечном итоге зависит от интерпретации и навыков технического специалиста, чтобы неизменно воспроизводить здоровую форму колена. Это сложная проблема – то, что считается здоровым для одного пациента, может отличаться для другого."
Ван дер Мерве отмечает, что часто существует несоответствие между текущими стандартизованными размерами имеющихся в продаже имплантатов и формой и формой колена отдельного пациента. Обычно это требует от хирурга подгонки имплантата пациенту, а иногда даже отклонения от идеальной предполагаемой установки имплантата, основанной на опыте и текущих передовых методах, для достижения хороших результатов.
Пытаясь устранить эти недостатки, Ван дер Мерве разработал модель, основанную на различных формах здоровых коленей, которую затем можно было использовать для оценки здоровой формы поврежденных частей колена пациента.
Ван дер Мерве использовал эту информацию для написания полуавтоматической программы проектирования, которая подгоняет гладкие поверхности к предполагаемой здоровой форме, чтобы создать имплантаты, готовые для компьютерного производства.
"Чтобы проверить формы, созданные с помощью нашего метода конструирования имплантатов, мы выполнили полуавтоматический процесс конструирования на наборе тестовых колен. Наш полуавтоматический подход к разработке индивидуальной замены коленного сустава с учетом индивидуальных особенностей пациента привел к созданию имплантатов, которые выгодно отличаются от исходных нормальных коленных суставов."
"Эти компоненты имплантата соответствовали нормальной анатомии колена."
"Метод доказал свою способность многократно создавать анатомически совместимые формы имплантатов. Мы надеемся, что конструкция может облегчить восстановление нормальной функции суставов после операции."
Ван дер Мерве говорит, что, адаптируя каждый имплант к индивидуальному заказу, можно уменьшить несоответствие между формой и формой колена пациента и имплантата.
"Это потенциально может привести к сокращению времени восстановления и времени работы, поскольку поверхности костей пациента не нуждаются в значительных изменениях. Имплантаты с лучшей посадкой и, в нашем случае, более естественной формой, потенциально также могут улучшить подвижность сустава после операции."
Ван дер Мерве говорит, что люди в возрасте от 50 до 60 лет, которые уже страдают от остеоартрита и нуждаются в замене коленного сустава, а также более активные пациенты, которые хотели бы сохранить качество своей жизни на период, прежде чем получить полную замену коленного сустава по мере прогрессирования болезни, выиграют. из его исследования.
Он добавляет, что имплант, разработанный в рамках его исследования, готов к предварительным клиническим испытаниям.