Титановая глазница. Где в России делаются современные медицинские импланты

Родственнику врачи рекомендовали поменять головку плечевой кости на имплант. Предложили взять немецкий вариант. Но почему немецкий? Когда-нибудь у нас появятся свои, российские, качественные импланты?

О. Гаврилов, Томск

Что воспроизводит лазер?

Разработкой технологии отечественного производства медицинских имплантов сейчас занимаются в «Росатоме». Основные работы ведутся в одном из институтов госкорпорации - Государственном научном центре РФ ЦНИИТМАШ.

Мы уже писали о первом российском 3D-принтере для металлической печати с трёхосевой оптической системой, который сделан в этом центре («АиФ», ­­№ 13, 29.03.2017 г.). На нём и отрабатывается новая технология. Его лазер, плавящий металлический порошок, слой за слоем воспроизводит заданную 3D-модель.

Подбираются режимы печати изделий из титана (а именно этот металл наиболее подходит для замены фрагментов человеческого скелета), которые позволяют изготовить сложнопрофильные изделия с мелкоячеистой структурой на краях, соответствующей человеческой кости и необходимой для сращивания с нею.

Ведущий инженер Института технологии поверхности и наноматериалов ЦНИИТМАШа Андрей Такташов показывает первые образцы - чашку тазобедренного сустава, глазницу, фрагмент челюсти. Все они изготовлены по томограммам конкретных людей.

«Если говорить о традиционных технологиях, я просто не представляю, как можно было бы фрезеровать глазницу, - говорит он, проводя пальцем по её замысловатым изгибам. - А у нас она получилась совершенно аналогичной оригиналу. После нас имплант нужно только простерилизовать - и он готов к применению».

Изготовленные образцы проходят механические, материаловедческие и медицинские испытания в других организациях. Полученные на сегодняшний день результаты исследований говорят о полной их пригодности для применения по назначению.

Сколько чашек в смену?

Во многом работа идёт успешно благодаря самой машине и её программному обеспечению, также разработанному в ЦНИИТМАШе.

«С его помощью можно регулировать любые параметры, - поясняет замдиректора Института технологии поверхности и наноматериалов Евгений Третьяков. - Зарубежные же производители продают такое оборудование с определёнными условиями по материалам. К примеру, нужна сталь 12х18 Н/ОТ, а это отечественный порошок. Их программами он не предусмотрен. Мы же можем работать на любых материалах - наше ПО позволяет подобрать соответствующий режим. А если мы говорим о российском производстве, то, конечно, нужно работать на отечественных порошках».

Но, с другой стороны, действующий 3D-принтер великоват для печати таких маленьких изделий, как медицинские импланты. Поэтому, после того как технология их производства будет окончательно отработана, её смасштабируют на другую машину, более компактную. Именно такие потом атомщики и будут поставлять в медицинские центры, чтобы прямо в медучреждениях печатать импланты (вживляемые в организм протезы) или кейджи (пластины) для конкретных пациентов.

Алгоритм примерно таков. Больному проводят томо­графическое исследование. Врачи смотрят результаты, и если понимают, что без замены части кости, сустава и т. п. не обойтись, то на основании томограммы компьютерная программа создаёт 3D-модель этого участка, которую затем и воспроизводит принтер. Производительность будущих машин разработчики оценивают в 5-50 см³/час. Если перевести её в более понятные широкому кругу людей параметры, то можно сказать, что за рабочую смену есть возможность изготовить 40 чашек тазобедренного сустава.

Понятно, что отечественные импланты при качестве не ниже западных аналогов будут значительно дешевле. Ведь и материалы отличаются в цене, и сами 3D-принтеры. Правда, действующий принтер внешне выглядит более громоздким, чем аналогичные зарубежные. Но это потому только, что в тех машинах бункеры для хранения порошков находятся отдельно, а у нас это всё - цельная конструкция.

Куда двигать передовые решения?

Первый заместитель гендиректора научного дивизиона Росатома АО «Наука и инновации» Алексей Дуб в начале года обещал, что вскоре российские атомщики изготовят новое поколение принтеров для трёхмерной печати металлических и композитных изделий. В них будет работать уже не один лазер, а несколько, и детали эти машины будут печатать не из одного порошка, а из нескольких. Скорость производства изделия тоже станет выше.

Такая машина уже стоит по соседству с принтером, на котором печатают импланты. Её сборку здесь заканчивают по заказу горно-химического комбината. А с Опытным конструкторским бюро машиностроения им. Африкантова (ещё одно предприятие «Рос­атома») планируется проект масштабной печати - рабочего колеса насоса для атомных станций. Если такая технология будет отработана, то количество переделов при изготовлении этого изделия сократится с нынешних 20 до 5-6.

Наша атомная госкорпорация, сохранив заложенные ещё в советские времена кооперацию и интеграцию, не только задаёт тон в мировом развитии своей отрасли, но и показывает способность быстро реагировать на самые разные технологические новинки. Уже многие её предприятия сейчас задумались об использовании аддитивных технологий. АО «Наука и инновации» на основании их заявок формирует перечень потребностей: какие детали, необходимые для применения в производстве и строительстве объектов отрасли, будет целесообразно перевести на изготовление путём 3D-печати.

Однако цель российских атомщиков - не только обеспечить собственные потребности, но и, отработав инженерные решения и доведя проекты до промышленного выпуска, выйти на мировой рынок с востребованными продуктами.