можно ли заменить кость металлом
Живая сталь В России создали искусственный скелет. Он поднимет на ноги тысячи людей
Врачи клиники травматологии Сеченовского университета впервые в России провели операцию по вживлению титанового имплантата в передний отдел таза. Конструкцию изготовили с помощью компьютерной томографии и 3D-принтера. «Лента.ру» рассказывает, в чем уникальность этой операции и какие новые горизонты она открывает для отечественной медицины.
Тонкая работа
Пациентке, 52-летней женщине, два года назад удалили опухоль вместе с тканями и органами малого таза. В 2019 году произошел рецидив онкологического заболевания в более агрессивной и быстро прогрессирующей форме. Новообразование возникло в шейке мочевого пузыря, затронуло прямую кишку, матку и лобковую кость, которую пришлось удалить для спасения жизни больной. Лобковая кость удерживает подвздошные кости и замыкает собой тазовое кольцо, а также позволяет нижним конечностям поддерживать тело, поэтому ее резекция приводит к тому, что пациент больше не может ходить и сидеть и остается прикованным к постели.
Чтобы дать женщине возможность ходить, врачи провели третью операцию, целью которой было вживление протеза лобковой кости. Для этого они создали титановую конструкцию, которая по форме соответствует удаленной части таза, но гораздо прочнее. Компьютерная томография позволила определить размеры реплики, необходимой для замены костного материала, а 3D-принтер на основе этих данных распечатал имплантат. Выбор металла обусловлен тем, что титан не окисляется в организме, что обеспечивает его долговечность. Пористая структура эндопротеза позволяет оставшимся костям таза крепко срастись с ним.
Фото: Николай Хижняк / РИА Новости
Операция прошла успешно, а реабилитация, по оценкам специалистов, продлится не более трех месяцев. Подобные хирургические вмешательства выполняются в нескольких медицинских учреждениях России, однако эндопротезирование передних костей таза проводится впервые. Врачи уверены, что в скором времени титановые импланты, распечатанные на 3D-принтере, станут более доступными, и такие операции начнут проводить повсеместно.
Титановые скелеты
Эндопротезы — это протезы, которые располагаются внутри человеческого тела. Они, как правило, анатомически соответствуют той части организма, которую заменяют, например, кости или суставу. Имплантат, вживленный вместо поврежденного сустава, позволяют человеку совершать обычные движения, срок его службы достигает нескольких десятилетий, после чего его заменяют новым. Протезы изготавливают из титана, металлических сплавов, устойчивых к изнашиванию и окислению, керамики или особо прочных пластмасс. Иногда используют кусочки костей самого пациента, которые фиксируются для дальнейшего роста костной ткани и сращения.
Титан является одним из лучших материалов для этих целей, так как обладает высокой прочностью и долговечностью. Он биологически инертен, то есть не вступает в реакцию с тканями организма. Предпочтение обычно отдается чистому титану (или некоторым специфическим сплавам вроде никелида титана), поскольку смешивание с другими металлами может способствовать гальванической коррозии. Для изготовления протезов с помощью 3D-принтера используется металлический порошок, который спекается с помощью лазеров в строго контролируемых условиях.
Эндопротез тазобедренного сустава
Технология будущего
3D-печать, которую также называют аддитивной технологией, активно используется во всем мире для создания протезов нужной микроструктуры и формы, что обеспечивает такую же функциональность, как у потерянных костных тканей, а также быстрое заживление. Еще одно преимущество этого подхода в том, что можно изменять плотность материала в разных участках эндопротеза и проконтролировать распределение нагрузки на кости в организме. Кроме того, 3D-печать позволяет учесть индивидуальные особенности пациента уже на этапе «распечатывания». Классический, литейный способ изготовления титановых протезов требовал дальнейшей доработки, в том числе создания дополнительного пористого слоя.
При 3D-печати детали печатаются послойно, а каждый новый слой спекается с помощью лазерного луча, что позволяет придать протезу нужную форму. В других случаях используется электронно-лучевая плавка, при которой вместо лазеров применяются электронные пушки — устройства, излучающие пучки электронов с заданной кинетической энергией. Результаты различных экспериментов продемонстрировали, что аддитивные технологии позволяют создавать протезы сложной конфигурации, такие как, например, череп, позвонки и грудная клетка. Эти имплантаты уже использовались для успешного лечения пациентов с онкологическими заболеваниями костной ткани.
Поры позволяют живым тканям организма крепко закрепиться в имплантате. Клетки проникают во внутренние структуры протеза и, разрастаясь там, обеспечивают прочность соединения. Кроме того, поры можно наполнять лекарственными веществами, предотвращающими гибель клеток, ускоряющими заживление и препятствующими инфицированию патогенными микроорганизмами. В результате приживаемость протезов увеличивается в несколько раз по сравнению с традиционными имплантатами.
Фото: Amir Cohen / Reuters
Не хуже других
В США и других странах протезирование распечатанных на принтере имплантатов начали проводить довольно давно, что позволило пациентам, казалось бы, обреченным на инвалидность, вернуться к нормальной жизни. В последнее десятилетие 3D-печать в России тоже стала очень популярной, но только сейчас она стала активно внедряться в эндопротезировании. Это объясняется тем, что развитие технологии способствовало удешевлению оборудования, которое раньше из-за своей дороговизны (десятки миллионов рублей) не было доступно отечественным клиникам. Операции с использованием 3D-принтеров, несмотря на высокую потребность пациентов в качественных протезах, были очень редкими.
В 2017 году ученые из Тюменского государственного медицинского университета (ТГМУ) распечатали полимерный протез бедренной кости для замены изношенного импланта. В том же году в Самаре врачи провели тестирование методов печати суставных протезов для лечения пациентов с артрозом. В 2018 году в ТГМУ был протестирован аддитивный подход для создания заменителей костей из титанового сплава. Похоже, российские врачи стали понимать, что 3D-печать обладает рядом преимуществ перед обычными методами протезирования, а первые успешные операции доказывают конкурентоспособность технологии.
Можно ли заменить кость металлом
Остеопластика позволяет восстанавливать кости практически по всему телу. Хирург может взять фрагмент ткани у самого пациента или использовать донорскую кость. Например, с трупа. Но не все так страшно, как кажется на первый взгляд.
Благодаря новым технологиям остеопластика превратилась в эффективную и безопасную процедуру. Материалы перед процедурой обязательно очищают от чужеродных веществ и стерилизуют, поэтому даже трупная кость 100% безвредна.
Большая часть скелета состоит из костного матрикса. Это твердый материал, который придает скелету прочность. Внутри находятся живые костные клетки, которые создают и поддерживают структуру матрикса. Эти клетки «подчиняются» особым белкам — факторам роста, используемым для регенерации костей.
Когда кость ломается, сразу начинается невидимый процесс регенерации. Если расстояние между фрагментами невелико, наши клетки могут справиться сами. Но при потере значительного объема ткани правильное сращение переломе невозможно.
Здесь на помощь хирургам приходят костные материалы.
Остеопластика может быть частью более масштабной медицинской процедуры. Например, операции по удалению опухоли.
Зачем нужна костная пластика?
Каждый год в мире выполняются миллионы подобных процедур.
Мы стареем, чаще страдаем остеопорозом и становимся жертвами переломов. Зубы тоже не становятся моложе, поэтому количество процедур в развитых странах растет на 10-15% в год.
Вот некоторые показания для костной пластики:
Какие бывают костные трансплантаты?
Костные трансплантаты (графты) могут служить основой для роста новой полноценной кости. Челюсть, бедро, голень и позвоночник — типичные места, где может потребоваться остеопластика.
Чаще всего врачи используют:
Иногда применяют искусственные заменители кости (например, полимерные и керамические графты). Выбор конкретного материала зависит от многих факторов. Каждый из них имеет плюсы и минусы.
С одной стороны, аутотрансплантат отлично приживается и не отторгается. С другой стороны, для его получения необходим еще один разрез, а это лишняя боль, кровопотеря, дополнительный риск инфекций и других серьезных осложнений.
Некоторые осложнения при заборе подвздошной кости:
Поговорите с врачом, что имеет смысл лично для вас.
Осложнения костной пластики
Остеопластика считается безопасной процедурой, но, как при всяком хирургическом вмешательстве, осложнения встречаются:
Есть риск, что материал будет плохо приживаться, и восстановление затянется. Более того, может потребоваться повторная операция.
Осложнения при костной пластике трудно предугадать: многое зависит от конкретного заболевания (травмы), конкретного материала, наличия сопутствующих заболеваний и возраста больного.
Например, риск осложнений повышен у людей с нарушениями свертывания крови, сахарным диабетом, иммунодефицитными состояниями, а также у курильщиков.
Вопросы врачу перед операцией
Прежде чем давать согласие на проведение костной пластики или анализов, обязательно выясните следующие моменты:
Эти ключевые вопросы следует задать врачу перед любым диагностическим исследованием и лечебной манипуляцией, чтобы осознанно принимать решения, касающиеся вашего здоровья.
Подготовка к костной пластике
Поговорите со своим врачом, как готовиться к операции.
Возможно, придется прекратить прием некоторых лекарств (аспирин). Если вы курильщик, то отказ от сигарет ускорит восстановление.
Нужно сообщать врачу о любых подозрительных изменениях состояния здоровья (например, о температуре). В некоторых случаях лучше отложить операцию до полного выздоровления.
При подготовке к костной пластике могут потребоваться дополнительные диагностические процедуры, такие как рентген, компьютерная томография или МРТ.
Продумайте заранее, как управляться с повседневными делами по возвращении из больницы. Сможете ли вы переносить вес на больную ногу? Потребуется ли помощь в готовке, уборке, других делах?
После полуночи в ночь перед операцией ничего не ешьте. Это необходимо для профилактики осложнений во время анестезии.
Восстановление после костной пластики
Что ожидать после процедуры? Нельзя сказать, что разрез костей проходит совершенно безболезненно, но современная медицина располагает арсеналом лекарств от любой боли.
После процедуры врачи будут контролировать успех лечения при помощи снимков и анализов. В зависимости от тяжести травмы и вашего состояния, можно рассчитывать на возвращение домой в тот же день или несколькими сутками позже.
Главное в восстановительном периоде — строго соблюдать все рекомендации врача и бережно относиться к ране. Обрабатывайте, избегайте чрезмерных нагрузок и травм, выполняйте план реабилитации, составленный специалистами.
Возможно, понадобятся лекарства для профилактики тромбов, питание с повышенным содержанием кальция и витамина D, специальные препараты для ускорения регенерации костной ткани.
Курение после операции мешает нормальному восстановлению.
Если появилась сильная боль, отек и покраснение вокруг раны, повысилась температура — это может указывать на присоединение инфекции. В этом случае срочно обратитесь к врачу!
Что нужно знать о титановых ортопедических имплантатах
Различные титановые ортопедические имплантаты используются для различных видов процедур. Поскольку любая процедура ортопедического имплантации сложна, важно иметь достаточно информации о проблемах, операциях и имплантатах, используемых для лечения проблем.
Какой металл используется в ортопедической хирургии?
Ранее имплантаты изготавливались из золота, серебра, свинца и алюминия. Одним из последних открытий стало использование титана. В настоящее время, после многих лет испытаний, доказано, что из всех металлических имплантатов в организме человека титановые имплантаты являются наиболее подходящими типами по ряду причин. Наиболее важными причинами являются то, что он может длиться долго, по сообщениям, 20 лет. Еще одной важной особенностью является то, что он не подвержен коррозии в организме человека и легко воспринимается организмом, поскольку он более устойчив к опасным реакциям.
Но это еще не все. На самом деле, есть длинный список возможностей для титана. Наиболее важные факторы:
Два отрицательных момента титанового имплантата:
Какие бывают виды ортопедических имплантатов?
Существует два типа ортопедических винтов: плоские и с крестообразной головкой. Винты являются вездесущими устройствами. Ожидается, что для восстановления сломанных костей или восстановления устойчивости в слабых областях ортопеды будут использовать винты. Обычно эти винты не удаляются позже, они собираются остаться там. Чтобы имплантировать эти винты, в кости пациента делается отверстие для винта.
Вторым типом хирургических имплантатов, как уже упоминалось выше, являются пластины. Пластины были впервые использованы более 50 лет назад в 1886 году для фиксации переломанных костей. Как и винты, существуют также различные типы пластин, которые используются в ортопедических процессах имплантации.
Симптомы титановой аллергии могут быть следующими, но не у всех есть и проявляются одинаковые симптомы. Они есть:
Может ли человек получить МРТ, несмотря на наличие титанового имплантата?
Это один из наиболее подходящих материалов для хирургических имплантатов. Таким образом, это безопасно, и человек с титановым имплантатом может пройти МРТ без какого-либо страха или колебаний.
Это следует учитывать, что; Титан не подходит для всех типов телосложения, и некоторые могут показывать реакцию, тогда как другие могут не показывать. Это общая проблема, поскольку у всех людей нет одинакового типа телосложения, а анатомии разные. Следовательно, тела могут показывать различные реакции на вещества вокруг них. Здесь не о чем беспокоиться. Боли в суставах, переломы теперь можно облегчить и исправить с помощью титановых хирургических имплантатов. Имплант поможет восстановить силы тела. Просто важно помнить, что тест MELISA должен проходить тестирование перед тем, как пройти процедуру, чтобы убедиться в отсутствии аллергии.
Замена скелета человека на металлический
Для чего? К примеру внутренние органы будут лучше защищены, сломать руку или ногу будет сложнее и т.д..
Вот какие плюсы и минусы вижу я:
1. Может не срастись и начать гноиться
2. Слишком тяжелый, возможно даже сесть не получится
3. Все магниты мира будут притягивать
Насчет этих двух: можно взять какой-нибудь прочный, но легкий метал, к примеру алюминий.
4. Под высоковольтной линией не погуляешь, причины думаю ясны
5. Рентген, МРТ, с этим будут трудности
Возможно ли у человека заменить скелет на такой? К примеру в том возрасте когда он перестает расти.
ему такое впердолили вроде
Совсем человеку делать нечего.
Металлический скелет это конечно круто, но абсолютно бесполезно в сочетании с мясом. Если уж и проводить такую глубокую модификацию, то от мяса нужно оставить минимум, всё остальное заменить (т.е. оставить разве что часть внутренних органов замена которых пока ещё не возможна). А платформу лучше строить на композитах (карбон и компания). Ну и мышцы менять, разумеется.
При падении с высоты умирают не от переломов, а оттого, что внутренности становятся отбивной. От прочности скелета это не зависит.
Возможно ©, но проще экзоскелет ©.
Вроде как даже титановые протезы суставов со временем стачиваются, мусоря внутри организма «опилками». Так что из неживой ткани, которая может само восстанавливаться, скелет не получится.
1. Лучшая защита, т.е. сломать что-то будет сложнее
Ну да, просто оторвет. Суставы тоже заменим?
Думаю наоборот. Перелом костей хоть немного амортизирует, а тут все передастся на внутренние органы и получим кашу.
зачем? То есть можно, но будет траблы зимой и летом, сломается само не зоживет. Тело будет тяжелым, и будет болеть. Зато меньше жира будет ыы Да еще воздух, его вечно будет мало. Кстати еще, железо не растет. И вообще как вы кость ломаете, я за все годы еще не сломала и даже не вывихнула ни одной косточки.
Слово «не» пропустил. Имел ввиду «которая не может само восстанавливаться»
Лучше вообще все органы, кроме мозга, заменить на кибернетические аналоги, но текущий уровень техники не позволяет сделать такого.
А замена костей на титановые импланты — уже довольно старая технология, но ещё никто не делал этого со всем скелетом.
Предлагаю деревянный. Плавать легче будет.
Ты уже придумал такой же стойкий к коррозии, истиранию и прочим воздействиям металл? Который прослужит тебе лет 50.
зачем? То есть можно, но будет траблы зимой и летом, сломается само не зоживет. Тело будет тяжелым, и будет болеть. Зато меньше жира будет ыы Да еще воздух, его вечно будет мало. Кстати еще, железо не растет. И вообще как вы кость ломаете, я за все годы еще не сломала и даже не вывихнула ни одной косточки.
Конечно, обо что на кухне руку-то сломать.
и чем же это проще? К тому же не так удобно.
кто вам сказал, что я на кухне целыми днями сижу\сидела? Я тоже как многие была активным ребенком, занималась много спортом, лазила по домам, деревьям и т.д. И машины сбивали не один раз, да и не умением ходить нормально как все. Это только последние 4 года как сижу за компом тихо мирно.
Спинной мозг. Позвоночник. fail. Этот набор слов должен помочь определиться с твоим вопросом. Главное что они все должны быть в твоем треде вместе.
кто вам сказал, что я на кухне целыми днями сижу\сидела? Я тоже как многие была активным ребенком, занималась много спортом, лазила по домам, деревьям и т.д. И машины сбивали не один раз, да и не умением ходить нормально как все. Это только последние 4 года как сижу за компом тихо мирно.
Конечно-конечно. Не отвлекайся, у тебя борщ выкипает.
Быссмысленно, проще будет кости починить, и дкмаешь алючиний прочнее костей?
Возможно ли у человека заменить скелет на такой?
У меня есть ломающие новости: он и так полуметаллический.
Коллагеновая матрица укреплённая кальцием, если мне не именяет память школьного курса биологии.
А кальций у нас что? Металл.
А костный мозг человека весело и непринужденно перемещается в скротум, ну и по женской линии.
Ну конечно я тебе завидую 🙂
Как будто что-то плохое.
Окисление металлов, не? Плюс секелт будет стачиваться и своими опилками сможет вызвать все что угодно, вплоть до злокачественных опухолей.
я вас умоляю. какой сексист, трололошка низкокачественный
Мамонта уже принёс?
Кость прочнее металла при равных габаритах и, как верно заметили выше, способна восстанавливаться. Синтетике ещё долго догонять биохимию.
При падении с высоты выжить будет легче
p.s. С периферической нервной системой как поступим?
Ну я просто в трехлетнем возрасте упал с высоты которая в два раза выше меня была и все.
Ты забыл про костный мозг, куда его запихивать будешь?
Ну и про самовосстановление выше уже писали, лучше патчить ДНК
З.Ы. вспомнил, недавно нашли семью с мутацией, у них кости чуть ли не в 3 раза прочнее, чем у остальных человеков
В кости находится костный мозг, отвечающий за генерацию красных кровяных телец. Следовательно полную замену произвести не удастся по биологическим причинам.
Лучше вообще все органы, кроме мозга, заменить на кибернетические аналоги
Не вижу, чем это лучше. Органика самовосстанавливается, не нуждается в ТО. Лучше уж генная терапия и модификация/замена тканей на сконструированные под конкретные требования.
ЧСХ, далеко не факт, что выкидывание legacy говна, оставшегося от эволюции, принесет очевидный профит. Впрочем, ИМХО, глаз вполне можно переделать, сделав его более логичным и защищенным от ряда заболеваний.
можно стать вампиром
пока ты не стал слишком старым или не сломал так, что срастётся как-нибудь криво
лучше уж просто пройти ТО раз в N лет.
Но зачем использовать металл, мы же не в бронзовом веке! Делать кости нужно из графена.
реквестирую тег «deus ex»
алсо mankind divided будет посвящен аугументациям и социальной стороне вопроса сосуществования с такими вот «полукиборгами»
Наш организм не может выращивать металл, всё, точка. Без регенерации срок годности такой конструкции будет куда меньше тазика. Мы живём так долго потому, что почти все наши части постоянно обновляются.
Старость это радость, просто попытайся понять это. Человек даже за 40 лет нарабатывает столько опыта, что не знает что с ним делать, живёт как по рельсам, полностью само-лишённый возможности выбора. Простое продление жизни это ад.
Не подойдёт, впрочем как и металл. Потому что кости должны не только расти, они ещё должны растворяться чтобы служить источником кальция, а ещё они должны уметь уменьшаться, увеличиваться и искривляться, чтобы следовать за изменениями в организме. Без этого будет диспропорция с самыми печальными последствиями.
