КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 23-79-01244

Название3D-печать изделий из отечественных сплавов для реконструктивной хирургии. Структура и свойства.

Руководитель Ежов Игорь Вячеславович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова Лазерная 3D печать, аддитивные технологии, металлы, титановые сплавы, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, механические и физические свойства, имплантаты.

Код ГРНТИ53.49.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Целью данного проекта является получение титановых имплантатов для фиксации крупных костей и крупных костных фрагментов методом селективного лазерного сплавления, в рамках импортозамещения. В качестве исследуемых материалов в проекте предлагается использовать канюлированные винты из сплавов Ti-6Al-4V и Ti-6Al-7Nb. В настоящее время персонализированные имплантаты для травматологии и ортопедии требуются для оперативного лечения пациентов с тяжёлой патологией. Сфера применения индивидуальных 3D-печатных имплантатов – это, прежде всего, сложные случаи эндопротезирования крупных суставов, в том числе ревизионное эндопротезирование (индивидуальные компоненты эндопротезов), замещение обширных дефектов костной ткани (опорные аугменты сложной формы из пористого титанового сплава), индивидуальные имплантаты для остеосинтеза (пластины, стержни, другие фиксаторы), смоделированные с учётом анатомических особенностей пациента, деформации костей, требуемой коррекции и конкретных биомеханических свойств системы “имплантат-кость”. Персонализированный имплантат лучше стандартного литого по ряду параметров (оптимизация под конкретную анатомию пациента и морфологию повреждения/заболевания, более эргономичный и функциональный дизайн, более гибкая адаптация размеров имплантата и т.д.). Однако на сегодняшний день остаётся нерешённой проблема механической прочности, устойчивости к циклическим физиологическим нагрузкам имплантатов, изготовленных с помощью аддитивных технологий. Остаются открытыми вопросы, являются ли 3D-печатные имплантаты достаточно равноценной, с механической точки зрения, заменой стандартных имплантатов, и какие есть пути улучшения их механических свойств. В данном проекте предлагается проведение исследования костных канюлированных винтов, которые в настоящее время являются самыми универсальными и широко применяемыми ортопедическими имплантатами, как самостоятельный способ фиксации при остеосинтезе, так и в качестве крепёжного элемента более сложных конструкций (винты, фиксирующие пластины для остеосинтеза, блокирующие винты интрамедуллярных стержней, транспедикулярные резьбовые стержни систем для стабилизации позвоночника, резьбовые стержни аппаратов внешней фиксации и т.д.). Винт как фиксатор, располагаемый перпендикулярно смещающим усилиям при физиологической нагрузке на повреждённый сегмент скелета, в процессе своего функционирования испытывает значительные сгибательные нагрузки. При недостаточной механической прочности материала, из которого изготовлен винт, происходит его преждевременное усталостное разрушение (перелом) до того, как повреждённая костная ткань успевает регенерировать, что приводит к нарушению стабильности фиксации, вторичному смещению на уровне перелома, несращению перелома или сращению в неправильном положении. Именно поэтому одним из методов исследования образцов и сравнения их с эталонными изделиями мы выбрали испытание на изгиб. Лазерная 3D-печать позволяет учитывать персональные особенности человеческого организма, что является важным фактором при изготовлении имплантата. В данном проекте впервые будут получены канюлированные винты с помощью метода аддитивной лазерной 3D печати, а также будет проведено сравнение их механических свойств с промышленными аналогами (эталонами). Задел, который коллектив имеет в металлургии, пластической деформации и микроструктуре металлов и сплавов, полученных методами аддитивных технологий, позволит избежать риска невыполнения проекта.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---