Имплантат анатомической формы позвонка грудного отдела позвоночника человека
Автор: Абульханов С.Р., Стрелков Ю.С., Сурков О.С.
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 5 т.22, 2020 года.
Бесплатный доступ
В статье предлагаются варианты конструкций имплантатов позвонка анатомической формы. Мы создавали различные конструкции имплантата позвонка грудного отдела позвоночника человека. 3D модель конструкции имплантата позвонка состоит из трёх элементов, которые сопрягаются по поверхностям, проходящим через позвоночное отверстие (vertebrae foramen). Для обеспечения жёсткости конструкции имплантата в собранном состоянии поверхности сопряжения его элементов были выполнены, как поверхности свободных форм (free form). Фиксация элементов имплантата в собранном состоянии осуществляется с помощью крепежных элементов, которые после реабилитации пациента либо удаляются, либо сохраняются. Поверхности сопряжения элементов имплантата, место установки крепежных элементов, а также его тип определяются медицинскими показаниями: существующей медицинской практикой, характером травмы позвонка, планом предстоящего оперативного вмешательства и т.д. Конструкция имплантата позвонка в собранном состоянии может иметь полость в центре конструкции или быть цельной. В первом случае имплантат имеет вес равный весу позвонка до его травмирования. Во втором случае вес имплантата превосходит вес позвонка до его травмирования. При этом жесткость имплантата при сжатии конструкции превосходит жесткость здорового позвонка. На поверхности 3D модели имплантата позвонка предусмотрена возможность выполнения микронеровностей различной структуры. Это обстоятельство позволяет моделировать режимы и типы технологического воздействия при изготовлении имплантата. Наличие микронеровностей на поверхности имплантата способствует успешной его интеграции в соседние анатомические структуры, а также имеет антибактериальные свойства. Разработанные нами конструкции имплантатов могут быть использованы для лечения травм шейных, грудных и поясничных позвонков человека.
Имплантат позвонка анатомической формы, позвонок грудного отдела позвоночника человека, шероховатость поверхности имплантата, разъемная конструкция, крепление составляющих элементов конструкции имплантата
Короткий адрес: https://sciup.org/148314243
IDR: 148314243 | DOI: 10.37313/1990-5378-2020-22-5-132-140
Список литературы Имплантат анатомической формы позвонка грудного отдела позвоночника человека
- Гладков А.В., Черепанов Е.А. Клиническая биомеханика в диагностике патологии позвоночника // Хирургия позвоночника. 2004. № 1. C. 103-109.
- Matusiewicz H. Potential release of in vivo trace metals from metallic medical implants in the human body: from ions to nanoparticles - a systematic analytical review // Acta Biomaterialia. 2014. Vol. 10. Issue 6. P. 2379-403. DOI: 10.1016/j. actbio.2014.02.027.
- Corrosion and surface modification on biocompatible metals: A review / R.I.M. Asri, W.S.W. Harun, M. Samykano, N.A.C. Lah, S.A.C. Ghani, F. Tarlochan, M.R. Raza // Materials Science and Engineering: C. 2017. Vol. 1. Issue 77. P. 1261-1274. DOI: 10.1016/j. msec.2017.04.102.
- Бабкин А.В. Имплантаты позвонков для межтело-вого спондилодеза: биомеханические и технические идеи, клинические аспекты // Военная медицина. 2018. № 4. C. 63-77.
- Нехлопочин С.Н., Нехлопочин А.С., Швец А.И. Классификация имплантатов для реконструкции передней и средней опорных колонн позвоночника // Вопросы нейрохирургии. 2018. № 3. С. 97-102. DOI: 10.17116/neiro201882397.
- Implantation of customized 3-D printed titanium prosthesis in limb salvage surgery: a case series and review of the literature / H. Fan, J. Fu, X. Li, Y. Pei, X. Li, G. Pei, Z. Guo // World Journal of Surgical Oncology. 2015. Vol. 13. ID 308. DOI: 10.1186/s12957-015-0723-2.
- Reconstruction of the Upper Cervical Spine Using a Personalized 3D-Printed Vertebral Body in an Adolescent with Ewing Sarcoma / X. Nanfang, W. Feng, L. Xiaoguang, J. Liang, C. Hong, L. Zihe, Y. Miao, W. Fengliang, L. Hua // Spine. 2015. Vol. 41. Issue 9. P. E50-E54. DOI: 10.1097/BRS.0000000000001179.
- The utility of 3D printing for surgical planning and patient-specific implant design for complex spinal pathologies: case report / R.J. Mobbs, М. Coughlan, R. Thompson, C.E. Sutterlin III, K. Phan // Journal of Neurosurgery: Spine. 2017. Vol. 26. Issue 4. P. 513518. DOI: 10.3171/2016.9.SPINE16371.
- Engineering anatomically shaped human bone grafts / W.L. Grayson, M. Fröhlich, K. Yeager, S. Bhumiratana, M. E. Chan, C. Cannizzaro, L.Q. Wan, X.S. Liu, X.E. Guo, G. Vunjak-Novakovic // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2010. Vol. 107. Issue 8. P. 32993304. DOI: 10.1073/pnas.0905439106.
- Engineering bone tissue substitutes from human induced pluripotent stem cells / G. Maria de Peppo, I. Marcos-Campos, D. J. Kahler, D. Alsalman, L. Shang, G. Vunjak-Novakovic, D. Marolt // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013. Vol. 110. Issue 21. P. 8680-8685. DOI: 10.1073/pnas.1301190110.
- Implant osseointegration and the role of microroughness and nanostructures: lessons for spine implants / R.A. Gittens, R. Olivares-Navarrete, Z. Schwartz, B.D. Boyan // Acta Biomaterialia. 2014. Vol. 10. Issue 8. P. 3363-3371. DOI: 10.1016/j. actbio.2014.03.037.
- Towards laser-textured antibacterial surfaces / A.H.A. Lutey, L. Gemini, L. Romoli, G. Lazzini, F. Fuso, M. Faucon, R. Kling// Scientific Reports. 2018. Vol. 8. Issue 1. ID 10112. DOI: 10.1038/s41598-018-28454-2.
- Казанский Н.Л. Исследовательский комплекс для решения задач компьютерной оптики // Компьютерная оптика. 2006. № 29. C. 58-77.
- Borodin S.A., Volkov A.V., Kazanskii N.L. Device for analyzing nanoroughness and contamination on a substrate from the dynamic state of a liquid drop deposited on its surface // Journal of Optical Technology. 2009. Vol. 76. Issue 7. P. 408-412. DOI: 10.1364/J0T.76.000408.
- Казанский Н.Л., Колпаков В.А. Формирование оптического микрорельефа во внеэлектродной плазме газового разряда. М.: Радио и связь, 2009. 220 с. ISBN: 5-89776-011-Х.
- Kazanskiy N.L., Popov S.B. Machine vision system for singularity detection in monitoring the long process // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2010. Vol. 19. Issue 1. P. 23-30. DOI: 10.3103/ S1060992X10010042.
- Kazanskiy N.L., Kolpakov V.A. Optical materials: Microstructuring surfaces with off-electrode plasma. CRC Press, 2017. 211 p. ISBN: 9781138197282.
- Abul'khanov S.R., Kazanskiy N.L. Information pattern in imaging of a rough surface // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 302. ID 012068. DOI: 10.1088/1757-899X/302/1/012068.
- Kazanskiy N.L., Skidanov R.V. Technological line for creation and research of diffractive optical elements // Proceedings of SPIE. 2019. Vol. 11146. ID 111460W. DOI: 10.1117/12.2527274.
- Метод обработки микроизображений для анализа структур ТЛИППС / Д.А. Белоусов, А.В. Досто-валов, В.П. Корольков, С.Л. Микерин // Компьютерная оптика. 2019. Т. 43. № 6. С. 936-945. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-936-945.
- Выбор конструкции имплантата позвонка анатомической формы / Н.Л. Казанский, С.Р. Абульханов, А.И. Кондратьев, М.Б. Сазонов, О.В. Сурков // Известия Самарского научного центра РАН. 2019. Т. 21. № 1. C. 156-164.
- Абульханов С.Р., Казанский Н.Л., Скуратов Д.Л., Стрелков Ю.С. Имплантат позвонка. Патент RU 2592606 C1 (РФ). МКИ A61F 2/44. Опубл. 27.07.2016. Бюл. № 21.
- Абульханов С.Р., Казанский Н.Л., Скуратов Д.Л. Способ изготовления имплантата позвонка анатомической формы из костного материала, совместимого с иммунной системой больного. Патент RU 2726398 C2 (РФ). МКИ A61B 17/70, A61F 2/44. Опубл. 10.02.2020. Бюл. № 4.
- Controlling osteoblast morphology and proliferation via surface micro-topographies of implant biomaterials / K. Rabel, R.-J. Kohal, T. Steinberg, P. Tomakidi, B. Rolauffs, E. Adolfsson, P. Palmero, T. Furderer, B. Altmann // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. Issue 1. ID 12810. DOI: 10.1038/s41598-020-69685-6.