Ювелирная врачебная наука

Валентина Гаташ

Харьковские научные специалисты сотворили редкостный сапфировый имплантат тазобедренного сустава. Он идеально совместим с костной тканью, без малого не изнашивается и стоит столь же, сколь менее качественные аналоги

Семидесятисемилетняя пациентка Мария Васильевна встала на ноги и начала бродить с помощью костылей уже на третий день. Находясь дома, она соблюдала эдакий режим, по советы врачей, ещё в течение трех месяцев, позже чего разрешили полные нагрузки на ногу. С трудом передвигавшаяся раньше леди могла несложно ходить, не испытывая ни боли, ни трудностей. Медики признали, что апробация сустава прошла успешно.

Это первая в мире операция, во время которой пораженный артритом тазобедренный сустав был заменен эндопротезом из сапфира. Применение этого материала позволило экспертам харьковского НТК "Институт монокристаллов", Института патологии позвоночника и суставов им. М.И. Ситенко Академии медицынских наук Украины и Института сверхтвердых материалов сотворить продукт, опережающий аналоги не только по качеству, но и по сроку службы.

Эндопротез для Марии Васильевны изготовили в порядке опыта в единственном экземпляре - бесплатно, за счет государства. По предварительным подсчетам, ежели украинский сапфировый эндопротез будет поставлен на поток (то есть его начнут вырабатывать не в условиях исследовательской лаборатории, как сейчас, а на производственном участке с минимумом ручной обработки), его цена окажется не выше уже используемых конструкций из других материалов - три-четыре тысячи гривен. Харьковчане смогут снабдить эндопротезами всю державу и более того, посылать их на экспорт.

Борьба с трением

Попытки заменять пораженные хворью или сломанные суставы искусственными имплантатами предпринимались еще в древнем мире. При раскопках археологи находят скелеты, в которых отдельные кости были заменены деревянными или металлическими, в том составе серебряными, деталями. Однако привычно действующие протезы тазобедренных суставов стали являться только в 50−х годах прошлого века. Так, уроженец Украины Константин Сиваш в первый раз в СССР сотворил до сих пор применяемый "протез Сиваша". Головка сустава в нем изготовлена из металла, а обхватывающая ее вертлужная впадина (суставная ямка для головки сустава) - из полиэтилена.

Со временем проявился основательный минус этих конструкций - из-за трения металла о полиэтилен во время движения протез изнашивался за 10-15 лет. Мелкие частички этих материалов накапливались в соседних тканях, что со временем приводило к нарушению функции сустава и вызывало болевые ощущения, из-за чего приходилось прибегать к повторным операциям. Этот недочет вынудил научных работников разыскивать другие материалы. В частности, исследовалась вероятность использования комбинации металл-металл: оказалось, что избежать износа все одинаково не удается, к тому же металл не способен смягчить нагрузки. У пары керамика-керамика трение практически приближается к нулю, но, при всём этом у этого материала есть иной обстоятельный недостаток - хрупкость. Более того, из-за поликристаллического строения керамики достичь идеальной сферической формы сустава невозможно.

Разработанная харьковчанами сапфировая пара позволит значимо усилить срок службы протезов и избавить пациентов от побочных эффектов. Специалисты единодушны: в настоящее время монокристалл сапфира является лучшим рабочим материалом для создания эндопротезов при различных болезнях суставов и позвоночника. Он инертен, биологически совместим с живыми тканями и не ухудшает иммунный статус организма. Хорошо полированные сапфировые поверхности не сращиваются с костными структурами, на них не оседают органические молекулы. К тому же строение костной ткани и кристаллической решетки драгоценного булыжника имеет сходные черты. Как утверждают медики, эндопротез тазобедренного сустава из сапфира (по твердости данный минерал уступает только алмазу) способен служить человеку до 25 лет, то есть в полтора-два раза дольше, чем протезы из других материалов. В принципе пара трения из сапфира - головка сустава и обхватывающая ее вертлужная впадина - может трудиться вечно. Со временем изнашиваются лишь те составляющие имплантата, с помощью которых сапфировые детали крепятся к кости.

Технологии выращивания и обработки искусственных монокристаллов известны не только украинцам - ими ещё владеют спецы США и Японии. Однако стоимость сапфиров, - те, что выращиваются в этих странах, значительно выше. Ноу-хау , а кроме того сравнительно дешевая рабочая мощь позволяют харьковским научным работникам творить доступные по стоимости продукты, уже завоевавшие важный рынок. Украина - единственное государство, где налажено индустриальное фабрика сапфировых инструментов для ортопедии. Так, нашими сверхтонкими хирургическими скальпелями пользуются хирурги всего мира. Институт монокристаллов ведет разработку сверхпрочной прозрачной сапфировой брони по заказу и на финансовые средства НАТО. В других странах употребление сапфиров в врачебной науке до сих пор ограничено лабораторными экспериментами из-за дороговизны глобального производства.

На четверть дорогой скелет

Все данные соображения послужили основанием для совместной "трудовой вахты" экспертов харьковского Научно-технологического концерна (НТК) "Институт монокристаллов" НАНУ, киевского Института сверхтвердых материалов НАНУ и Института патологии позвоночника и суставов им. М. И. Ситенко по созданию первой пары трения для эндопротеза тазобедренного сустава из сапфира. "Замечательные качества этого камня были известны и раньше, и все-таки природные кристаллы мало крупные, неоднородные и уж очень дорогие, - откровенничает заведующий отделом НТК "Институт монокристаллов" профессор Леонид Литвинов. - Для использования сапфиров в различных отраслях науки и техники, а также в медицине мы выращиваем их искусственно из сознательно подобранного расплава, не полагаясь на капризы природного процесса. Благодаря разработанным в нашем институте методикам реально обретать монокристаллы заданной формы, габаритов и свойств."

Сапфировый имплантат для тазобедренного сустава - не первейший опыт харьковских ученых. В итоге поисков больше физиологичных материалов для имплантации были созданы сапфировые детали для пластики позвонков. Затем эксперты спроектировали весь комплект стоматологических имплантатов взамен утраченных зубов, а также набор челюстно-лицевых имплантатов. Сейчас из 210 костей человеческого тела этим драгоценным камнем возможно заместить пятьдесят.

Тазобедренный сустав (самый непростой по форме и в обработке) стал прорывным достижением харьковских материаловедов. Ученые и технологи разных специальностей, узко сотрудничая между собой, вырастили сапфировую заготовку, из которой сделали первую сапфировую пару трения. Для этого пришлось сделать примерно сотни различных технологических операций. Точность обработки деталей должна равняться одному микрону, а головка сустава - выдерживать при испытаниях на прочность давление в две с половинкой тонны. Исследования проходили в рамках Государственной научно-технической программы, на их поддержку Украинский научно-технологический центровой узел выделил грант (проект был запущен в 1995 году по инициативе нескольких западных стран, чтобы предотвратить выезд за предел ученых, во времена СССР работавших на военно-промышленный комплекс). На создание инновационного продукта у харьковских спецов ушло несколько месяцев.

Дойти до каждого

"Замена тазобедренного сустава в текущий момент является самой массовой ортопедической операцией, потому что в случаях его патологии альтернативы эндопротезированию покуда не существует, - делится размышлениями заведующий отделом Института патологии позвоночника и суставов профессор Владимир Филиппенко. - В последние годы обстановка лишь усугубилась: по не до финала понятным причинам болезни опорно-двигательной организации человечка в последние годы помолодели и их численность не только в Украине, но и в мире увеличилось." Так, от остеоартрита - воспаления суставов, - то, что ведет к нарушению их структуры и утрате функций, - страдают до двадцати процентов людей.

Ежегодно в мире проводится более миллиона таких операций, причем основную их количество делают в развитых европейских странах и США. Большинство прооперированных продолжают действовать и вести "кипучий" образ жизни.

Если брать за основу западные критерии качества жизни, то всякий год в Украине надобно проводить как самое малое количество 15 тыс. операций такого рода. Однако на самом деле доктора не в состоянии подмогнуть даже тем пяти тысячам, которые в этом остро нуждаются. Дело не только в нехватке протезов - к расширению объемов хирургической помощи не готова вся окружающая структура отечественной ортопедической помощи. Операционные не обеспечены нужным современным оборудованием для анестезии и надзора состояния больного во время и вслед операции, не разработана организация реабилитации прооперированных пациентов, не хватает подготовленного персонала.

В то же время НТК "Институт монокристаллов", имеющий мощную производственную базу, мог бы выращивать столько заготовок искусственных сапфиров, сколько необходимо для изготовления эндопротезов. Чтобы наладить массовое производство сапфировых протезов, довольно обзавестись один высокоточный станок украинского производства стоимостью 100 тыс. долларов. Соответствующую заявку научные работники уже подали в Министерство образования и науки. Они также обратились в Государственное агентство по инвестициям и инновациям с просьбой о финансировании массового производства эндопротезов.

По суждению ученых, реализация этого плана будет помогать масштабному внедрению разработанных эндопротезов в клиническую практику. Массовое производство почти тотчас даст коммерческий эффект: сапфировые протезы можно будет сбывать в страны, где существует система платной медицины. К примеру, в соседней Словакии стоимость протезов тазобедренных суставов колеблется от 700 до 4000 вечнозеленых бумажек в зависимости от типа и материала, из которого они изготовлены. В этой державе трансплантацию тазобедренного сустава оплачивает страховая компания, в которой зарегистрирован пациент. Своими ежемесячными взносами вкупе со взносами предприятия, где трудится человек, он обеспечивает себе врачебное обслуживание почти на все случаи житухи (за исключением косметологии, стоматологии и некоторых других видов врачебных услуг).

Медики считают, что в Украине также необходимо принять закон о медицинском страховании, в котором предусматривалась бы оплата всех ортопедических операций, охватывая замену тазобедренного сустава. На рассмотрение в Верховную Раду уже подано несколько законопроектов о медстраховании.

Между тем харьковские ортопеды не теряют времени и готовятся к тому, чтобы оказывать подмога всем нуждающимся, как только появится этакая возможность. "Мы занимаемся подготовкой соответственных специалистов в нашем институте, на непрерывно действующих курсах в тех городах, где есть тематические клиники, а также исследуем свежие взгляды имплантатов", - рассуждает управляющий Института патологии суставов и позвоночника профессор Николай Корж. Возможно, уже в ближайшие годы тысячи людей в Украине и за рубежом, страдающие от заболеваний суставов, смогут возвратиться к полноценной жизни благодаря новаторской разработке харьковских материаловедов.

Keywords: