Российские ученые разработали сверхнадежный керамический протез коленного сустава. Он будет служить вдвое дольше существующих аналогов

Загадочное исчезновение Виктора Файзулина

Виктор Файзулин – классный футболист, знаковая фигура в «Зените» еще со времен Дика Адвоката. Талантливый парень из Находки перешел в петербургский клуб в 22 года и сразу заявил о себе – в дебютном сезоне Файзулин стал игроком основного состава, забил один из четырех голов в ворота Оливера Кана в легендарном матче против «Баварии» на Петровском и выиграл в составе команды Кубок УЕФА.

Читайте также из рубрики Наука: Новосибирские ученые предложили способ избавления от свалок

В течение следующих семи лет Файзулин стабильно играл в основе, провел более 150 матчей и стал футболистом, без которого «Зенит» представить сложно. Летом 2015 года «Зенит» заключил новый контракт с заслуженным игроком на три года. У Виктора были проблемы со здоровьем, и руководство клуба шло на определенный риск, но то, что случилось дальше, не могли представить даже самые пессимистично настроенные аналитики.

За три года Файзулин провел всего лишь семь неполных матчей за «Зенит» – все остальное время он лечился от загадочной травмы, о характере которой болельщикам не рассказывали. По данным Sports.ru, новый трехлетний контракт обошелся «Зениту» почти в 7 млн евро. Файзулин вошел в топ-30 высокооплачиваемых футболистов российской лиги, и его травма стала для клуба небольшой финансовой катастрофой.

Реакция болельщиков была предсказуемой – только ленивый не написал о том, что парень «просто сидит на лавке» и получает 13,5 млн рублей в месяц. Масла в огонь подливала пресс-служба «Зенита» – информацию о характере повреждения не раскрывали. В какой-то момент Файзулин превратился в локальный мем: в одном из популярных пабликов о футболе в социальной сети «ВКонтакте» объявили, что «Файзулин умер». Черный юмор многим пришелся по душе, и подписчики форсили картинки в духе «Халк посвящает гол Виктору Файзулину», на которых Халк показывал обеими руками на небо.

Фото: Reuters

Диагноз игрока публика узнала только в марте 2017 года – Виктор рассказал, что страдает от артроза коленного сустава. «Десять лет назад я перенес операцию на крестообразной связке, и это в дальнейшем сказалось на моем колене. Всего под нож ложился пять раз. Сначала в Америке я перенес операцию на хрящах, затем были операции другого плана, чуть полегче, а недавно снова хрящи делали. Они просто не восстановились. Это трудно объяснить в двух словах: хрящи растут очень медленно, и непонятно, вырастут они вообще или нет», – рассказал игрок. Большинство вчерашних шутников сразу раскаялись и стали сочувствовать Файзулину. Артроз – очень неприятное заболевание, и Виктор от него оправиться не смог. В мае 2018 года Файзулин объявил о завершении спортивной карьеры.

Хрупкие суставы, нежные протезы

От недуга страдают не только профессиональные спортсмены. Практически каждый второй человек старше 50 лет мучается из-за воспаления суставов, а артроз коленного сустава – одна из главных причин потери трудоспособности у российских женщин и мужчин. Болезнь связана с поражением хрящей, выстилающих поверхность сустава. Основная функция хрящей в коленном суставе – снижение трения в местах соприкосновения костей. За день наши колени сгибаются и разгибаются несколько тысяч раз, если бы не хрящи и находящаяся в них синовиальная жидкость, выполняющая роль смазки, соприкасающиеся поверхности уничтожили бы друг друга очень быстро. При артрозе хрящевая ткань истончается, покрывается трещинами и расслаивается, это приводит к обнажению кости и практически полной потере функциональности сустава.

Эксперты связывают распространенность болезни с увеличением средней продолжительности жизни. Наши суставы выходят из строя раньше, чем мы стареем и отказываемся от активности. Остановить недуг можно с помощью профилактики. Для восстановления хрящевой ткани требуется физическая активность в поврежденном суставе и высокий уровень инсулиноподобного фактора роста (это своеобразный гормон, который почти в тысячу раз усиливает действие гормона роста на клетки организма). Стимулировать его выработку можно с помощью правильного питания: чтобы сохранить суставы здоровыми, стоит забыть о фастфуде и газировке, есть 5-7 раз в день, а также полностью отказаться от углеводов во время последнего приема пищи и добавить туда протеин.

Читайте также из рубрики Наука: Чем меньше, тем лучше: российские ученые разработали наноматериал будущего

Артроз имеет три стадии, и если при первых двух можно обойтись медикаментами, физиотерапией и малоинвазивным вмешательством, то при третьей стадии врачи, как правило, решаются на эндопротезирование – замену коленного сустава на биосовместимую конструкцию, обеспечивающую прежний объем движений. Это очень сложная операция, она требует тщательной подготовки и ответственного отношения к реабилитации.

Курс лечебной физкультуры после операции сопровождается болью, в течение восьми недель пациент вынужден ходить на костылях, а процесс полного восстановления колена занимает около двух лет. Длительная реабилитация связана с тем, что во время операции вам меняют сустав, но не меняют «старые» мышцы и связки на «новые». Все мягкие ткани остаются с вами ровно в том состоянии, в котором были до операции – слабые, атрофированные и укороченные. Связки и мышцы необходимо «разрабатывать», чтобы они вновь смогли в полную силу выполнять свою работу.

Послеоперационный период связан со множеством неудобств. Вот так, к примеру, выглядят рекомендации о том, как после операции правильно присаживаться на кровать:

«Медленно приближайтесь спиной к кровати, пока не почувствуете ее ногами. Сложите костыли в одну руку. Опирайтесь о поручень кровати другой рукой и плавно садитесь, не наклоняясь, с прямой спиной, вытягивая оперированную ногу вперед. Сложите костыли. Оперированную ногу положите на кровать с помощью здоровой и ложитесь на кровать».

Дополнительная проблема заключается в том, что эндопротез – сложная и «нежная» конструкция. К примеру, популярная модель NexGen LPS служит 15-20 лет. 25% пациентов вынуждены менять протез и вновь ложиться под нож хирурга. Это связано с расшатыванием имплантата из-за постепенного разрушения костного цемента и деградацией костной ткани, к которой крепится эндопротез. В течение первых 10 лет у 25% больных при рентгене отмечаются признаки расшатывания имплантата, 10% пациентов испытывают боль в суставе.

Фото: Aslan.lj.ru

Как керамика стала сверхпрочной

Ученым из Новосибирского государственного технического университета удалось создать протез, который будет служить владельцу вдвое дольше, чем существующие сегодня на рынке. Протез состоит из сверхпрочной оксидной керамики – благодаря этому материалу, технология получения которого была разработана специалистами НГТУ, уже были созданы сверхпрочные шурупы для операций на позвоночнике. Они позволят избежать повторных операций из-за долговечности. Стоимость устройств, изготавливаемых из нового материала, в несколько раз меньше западных аналогов.

В состав шурупа добавили оксид алюминия с алюмомагнезиальной шпинелью, благодаря чему при вкручивании в кость новое изделие остается целым, тогда как шуруп из обычной керамики крошится. Пробная партия новых шурупов уже изготовлена на АО «НЭВЗ-КЕРАМИКС», сейчас ученые испытывают изделие на поросятах и получают отличные результаты по гипоаллергенности и скорости восстановления после операции.

Читайте также из рубрики Наука: Российские ученые перенесут школьников в виртуальную реальность и отменят контурные карты

Специалисты НГТУ отмечают, что керамика действительно не вызывает аллергии и воспалений. Этот материал использовался при создании протезов и раньше как более долговечный и безопасный. К примеру, история стоматологической керамики насчитывает порядка 200 лет. Керамические жакетные коронки применялись еще с начала XX века. Первые операции по вживлению нанокерамических межпозвоночных имплантов в России начались весной 2013 года. Клинические испытания эндопротезов тазобедренного сустава завершились в 2015 году. На сегодня проведено более 1500 операций с использованием таких эндопротезов.

В данный момент на рынке есть зарубежные протезы из керамики под торговым названием Oxinium, но они не рекомендованы полным людям из-за хрупкости. В основном производители используют сплав титана и сверхмолекулярный полиэтилен, изделия из такого материала изнашиваются за 10-15 лет. Оксидная керамика будет служить вдвое дольше.

Взаимодействие производства и науки

Область применения оксидной керамики не ограничивается медициной. Ученые отмечают, что материал может быть использован в металлургии, радиотехнике, энергетике, теплотехнике и как база для создания новых материалов.

«Сегодня у исследователей часто нет взаимодействия с производственными компаниями, с другой стороны, производственник не всегда знает, кому и как поставить задачу на создание материалов и технологий. НГТУ в кооперации с НЭВЗ-КЕРАМИКС смогли соединить исследовательский потенциал вуза и возможности завода по производству востребованного медицинского изделия», – рассказала один из авторов разработки, инженер кафедры Материаловедения в машиностроении Механико-технологического факультета НГТУ Нина Черкасова.

Несколько лет назад НГТУ, «НЭВЗ-креамикс» и НИИТО разработали и внедрили керамический протез тазобедренного сустава, с тех пор в России пациентам было установлено более 3 тыс. таких протезов. Реабилитация после операций на тазобедренный и коленный суставы отличаются не сильно, в обоих случаях выписка происходит через 12 дней после операции, а движения человека ограничены на 8 недель.

К концу 2018 года новосибирское предприятие «НЭВЗ-керамикс» изготовит пробные партии протеза коленного сустава, после чего начнутся его испытания в НИИТО им. Цивьяна. Пациентам из России требуется несколько тысяч протезов в год, новая разработка существенно облегчит им жизнь и позволит избежать повторных болезненных операций.