Специалисты передовой инженерной школы «Цифровой инжиниринг» СПбПУ (член Национальной ассоциации участников рынка робототехники) разработали принципиально новый подход к эндопротезированию. Вместо массивной металлической заготовки они создают ажурную сетчатую конструкцию, напоминающую соты, которая при легкости обладает исключительной прочностью.

Проблема классических имплантатов из стали или титана в том, что их высокая жесткость не соответствует параметрам костной ткани. Из-за этого нагрузка перераспределяется неестественно, кость перестает работать и со временем атрофируется, что ведет к расшатыванию протеза и необходимости повторной операции.

Новое решение — решетчатая структура с пустотами, которые служат естественным каркасом для врастания костных клеток. На этапе 3D-моделирования ученые индивидуально настраивают геометрию ячеек, добиваясь точного совпадения жесткости импланта и окружающей кости пациента. При ходьбе нагрузка распределяется физиологично.

Цифровые копии протезов прошли суперкомпьютерное тестирование в семи сценариях — от обычной ходьбы до подъема по лестнице. Во всех случаях запас прочности оказался достаточным, критических напряжений не зафиксировано.