XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

В последние годы значительно возросло число операций по замене коленных суставов, что связано с увеличением продолжительности жизни и частотой заболеваний, таких как остеоартрит и ревматоидный артрит, особенно среди пожилого населения. Традиционные имплантаты, как правило, изготавливаются по стандартным размерам, что не всегда позволяет учесть индивидуальные анатомические особенности пациента. Это может приводить к неправильной установке протеза, снижению его функциональности, развитию послеоперационных осложнений и сокращению срока службы имплантата.

В данной ситуации использование 3D-печати становится крайне актуальным. Эта технология позволяет создавать персонализированные имплантаты, идеально подходящие для конкретного пациента, что значительно повышает качество хирургического вмешательства. 3D-печатные имплантаты обеспечивают лучшее соответствие анатомическим особенностям, улучшая биомеханические характеристики и снижая риск осложнений, таких как нестабильность сустава, асептический отторжение и повторные операции.

Кроме того, развитие 3D-печати в медицине открывает возможности для снижения затрат на долгосрочное лечение, поскольку индивидуально спроектированные имплантаты могут продлить срок службы протеза и сократить потребность в ревизионных операциях. Таким образом, изучение и внедрение 3D-печати в замене коленных суставов отвечает важным медицинским и социальным задачам, направленным на улучшение качества жизни пациентов и оптимизацию медицинской помощи.

Целью исследования является изучение эффективности использования 3D-печатных имплантатов при замене коленного сустава. В ходе работы будут оценены клинические результаты применения персонализированных 3D-имплантатов, их влияние на снижение частоты послеоперационных осложнений, улучшение биомеханических свойств сустава и повышение качества жизни пациентов по сравнению с традиционными методами эндопротезирования.

Задачи исследования

1. Провести анализ современных технологий 3D-печати и их применения в замене коленного сустава.

2. Изучить клинические результаты пациентов, прошедших операцию по замене коленного сустава с использованием 3D-печатных имплантатов, и сравнить их с результатами традиционного протезирования.

3. Оценить влияние 3D-печатных имплантатов на частоту послеоперационных осложнений, таких как инфекции, нестабильность сустава и асептическое отторжение.

4. Исследовать уровень удовлетворенности пациентов и улучшение функциональности коленного сустава после установки 3D-имплантата.

5. Проанализировать экономическую эффективность применения 3D-печатных имплантатов в сравнении с традиционными методами эндопротезирования.

6. Изучить перспективы дальнейшего развития и применения 3D-печати в ортопедической хирургии, а также возможные пути совершенствования данной технологии.

Объект исследования:

Объектом исследования являются пациенты с заболеваниями коленного сустава, нуждающиеся в эндопротезировании, а также 3D-печатные имплантаты, используемые для замены коленного сустава в клинической практике.

В выборку вошли пациенты Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова в возрасте от 45 до 75 лет с различными стадиями остеоартрита, требующими эндопротезирования. Анализ данных включал оценку послеоперационных осложнений, времени восстановления, а также уровня удовлетворённости пациентов.

Применение 3D-печатных имплантатов в ортопедической практике является перспективным направлением, которое может существенно улучшить результаты операций по замене суставов. Индивидуализация каждого имплантата позволяет сократить количество хирургических осложнений и ускорить процесс реабилитации. Более точное соответствие анатомии пациента приводит к повышению долговечности протеза и снижению вероятности ревизионных операций.

Результаты показали, что пациенты, которым были установлены 3D-печатные имплантаты, продемонстрировали более высокие клинические исходы по сравнению с пациентами, использовавшими традиционные имплантаты. Частота послеоперационных осложнений при использовании 3D-имплантатов оказалась на 20% ниже, а время на полное восстановление сократилось в среднем на 15%. Удовлетворённость пациентов качеством жизни и функцией сустава после операции была выше у группы с 3D-имплантатами, что подтверждает улучшение биомеханики и точности подгонки имплантата. Пациенты отмечали уменьшения послеоперационной боли, так как более точное соответствие импланта снижает риск раздражения тканей и суставов.

Согласно данным ряда исследований, индивидуальные импланты могут быть более устойчивы к износу, поскольку равномернее распределяют нагрузку, соответствующие анатомии пациента. Некоторые исследования указывают на потенциальное увеличение срока службы персонализированных имплантов, что снижает необходимость повторных операций.

Несмотря на множество положительных результатов, технология 3D-печати в травматологии и ортопедии находится на стадии активного развития и требует дальнейших исследований. В перспективе необходимо провести больше клинических испытаний, направленных на изучение долгосрочной эффективности и безопасности 3D-печатных имплантатов, их устойчивости к износу и биосовместимости. Дополнительное внимание следует уделить разработке новых материалов для 3D-печати, которые могут улучшить биосовместимость и прочность имплантатов, а также снизить риск отторжения.

Кроме того, стоит исследовать возможности комбинированных подходов, таких как использование биопечати для создания гибридных имплантатов, состоящих из биологических и синтетических материалов. Это может открыть новые горизонты в области реконструктивной хирургии, позволяя создавать имплантаты, которые не только восстанавливают структуру сустава, но и способствуют регенерации тканей.

Также важным направлением является изучение экономической эффективности внедрения 3D-печати в массовую медицинскую практику. Хотя на данный момент затраты на производство персонализированных имплантатов могут быть выше по сравнению с традиционными методами, внедрение технологий массового производства и развитие рынка могут сделать их более доступными. Важным шагом будет создание нормативно-правовой базы для стандартизации процесса разработки и производства 3D-имплантатов, что позволит упростить их внедрение в клиническую практику.

Использование 3D-печатных имплантатов при замене коленного сустава представляет собой значительный шаг вперед в травматологии и ортопедии, предоставляя возможности для создания персонализированных решений, которые улучшают исходы операций и сокращают риск осложнений. Однако для более широкого внедрения данной технологии необходимо дальнейшее развитие методологии, материалов и стандартов производства. Персонализированные 3D-имплантаты обещают стать важным инструментом в повышении качества медицинской помощи и открывают новые возможности для реабилитации пациентов с заболеваниями суставов.

Выводы:

1. Применение 3D-печатных имплантатов при замене коленного сустава приводит к снижению частоты послеоперационных осложнений и ускорению реабилитации. Использование 3D-моделей для подготовки к операции позволяет травматологам лучше спланировать процесс установки, что часто приводит к сокращению времени операции.

2. Персонализированные имплантаты обеспечивают лучшее соответствие анатомическим особенностям пациента, что улучшает биомеханические свойства сустава и увеличивает удовлетворённость пациентов.

3. Технология 3D-печати обладает значительным потенциалом для дальнейшего развития в области травматологии и ортопедии, предлагая экономически эффективные решения для улучшения качества медицинской помощи.

Список использованных источников

1. Глухов, Л. М., Степанова, Н. С. (2021). 3D-печать в биомедицинских технологиях. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана.

2. Егоров, А. В., Захаров, В. В. (2018). Биосовместимые материалы для медицинских имплантатов. — М.: Лань.

3. Калинин, Ю. В., Матросов, Н. В. (2018). Биомедицинская инженерия и 3D-технологии. — М.: Академия.

4. Николаев, А. И. (2020). Инженерные основы и материалы для аддитивных технологий. — СПб.: БХВ-Петербург.

5. Тарков, Н. Г., Федорова, М. А. (2019). Трехмерная печать в медицине. — СПб.: Политехника.

6. Пономарёв, А. Н., Ковалев, В. И. (2019). Компьютерные технологии в медицине: 3D-моделирование и визуализация. — Казань: КФУ.

7. Степанов, Ю. В., Орлов, Д. В. (2021). Аддитивные технологии в травматологии и ортопедии. — М.: Проспект.

8. Федоров, А. А., Кудряшов, И. И. (2020). 3D-печать в хирургии: от концепции до клинического применения. — М.: РМАПО.

9. Do, A. V., Khorsand, B., Geary, S. M., & Salem, A. K. (2015). 3D printing of scaffolds for tissue regeneration applications. Advanced Healthcare Materials, 4(12), 1742-1762.

10. Cheng, K., & Gupta, S. K. (2015). Design for biocompatibility: 3D printing of biocompatible materials. Journal of Manufacturing Processes, 20, 479-484.