Медицинская революция из Перми: ортез с памятью формы заменит громоздкие гипсы и ускорит заживление переломов

В Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) создали медицинское устройство, способное запоминать форму и адаптироваться к изменению состояния пациента.

Новый "умный" ортез для реабилитации пальцев может стать прорывом в травматологии и восстановительной медицине. Он совмещает гибкость современных полимеров и точность инженерных расчетов, превращая процесс заживления из мучительного ожидания в управляемый и комфортный этап.

Как работает ортез с памятью формы

В основе устройства — термоусаживаемая трубка из специально разработанного сшитого полиэтилена. Молекулы материала соединены прочными поперечными связями, образующими сетчатую структуру, которая обеспечивает устойчивость формы и способность "запоминать" исходное состояние.

"Новый ортез кардинально меняет подход к восстановлению после травм пальцев. Материал способен возвращаться к своей первоначальной конфигурации после термического воздействия", — сообщили в университете.

Сначала трубку расширяют при температуре около 120 °C, затем надевают на забинтованный палец и прогревают медицинским феном до 60-70 °C. Под воздействием тепла материал плавно сжимается, принимая анатомически точную форму.

Почему это важно? В отличие от гипсовых или пластиковых шин, новый ортез не ограничивает подвижность соседних суставов и не вызывает раздражения кожи. Он не просто фиксирует, а "учится" под форму конкретного пациента.

Проблема традиционной фиксации

По словам исследователей, основные осложнения после переломов пальцев возникают именно на этапе реабилитации. Громоздкие гипсы и жёсткие шины мешают нормальному кровообращению и часто приводят к неправильному сращению костей.

Существующие ортезы, хотя и удобнее гипса, не позволяют регулировать давление по мере спадания отёка. В итоге через несколько дней фиксация ослабевает, и ткани теряют поддержку.

Можно ли избежать этих ошибок? Новый подход ПНИПУ решает проблему динамически. Когда отёк спадает, врач повторно прогревает устройство — и оно автоматически подстраивается под изменившийся объём. Так достигается баланс между фиксацией и комфортом без необходимости перевязок или снятия конструкции.

Таким образом, материал с памятью формы становится не просто носителем фиксации, а инструментом активной терапии.

Научная методика и тестирование

Для оценки поведения материалов команда ПНИПУ под руководством доктора технических наук, профессора Олега Сметанникова провела серию лабораторных экспериментов. Исследовались три элемента системы: сшитый полиэтилен, марлевый слой и мягкие ткани пальца.

Суть эксперимента: на палец наматывалась эластичная лента с подвешенным калиброванным грузом, и по изменению её длины оценивались механические характеристики тканей. Аналогичные испытания проводились с марлевыми слоями, чтобы смоделировать поведение бинта.

Результаты легли в основу трёхмерной цифровой модели "палец — бинт — ортез". С её помощью исследователи рассчитали безопасное давление, не превышающее 8-10 кПа — порог, при котором кровоток не нарушается.

Что даёт такая модель? Она позволяет виртуально тестировать будущие конструкции, определяя оптимальную толщину и степень сжатия, прежде чем устройство попадёт к пациенту.

Умный материал и его преимущества

Материалы с памятью формы уже применяются в авиации и робототехнике, но использование их в медицине требует особой точности. Полимеры ПНИПУ способны выдерживать многократные циклы нагрева без потери свойств, что делает их пригодными для повторной коррекции.

Сравнение с традиционными ортезами показывает:

• легче на 40-50 %, чем пластиковые аналоги;
• не боится влаги, в отличие от гипса;
• позволяет дышать коже и не вызывает аллергии;
• допускает повторное формирование при изменении состояния пальца.

А что если пациент случайно перегреет устройство? При температуре выше 80 °C материал теряет эластичность, поэтому нагрев строго контролируется медиками. В будущем разработчики планируют встроить термочувствительные индикаторы, чтобы исключить перегрев.

Следующий этап — клинические испытания и патент

Разработка проходит финальную стадию проверки. Учёные планируют запатентовать технологию и внедрить её в практику травматологических отделений. Первая серия ортезов будет протестирована на базе медицинских центров Пермского края.

"Мы рассчитываем, что технология поможет ускорить восстановление после бытовых и спортивных травм", — отметила научный сотрудник Юлия Фасхутдинова.

В дальнейшем университет намерен сотрудничать с производителями медицинского оборудования, чтобы перевести проект из лабораторной стадии в массовое производство.

Почему это может изменить рынок? Потому что впервые устройство сочетает простоту применения с научной точностью моделирования и адаптацией под каждого пациента. В медицине это равносильно переходу от стандартного лечения к персонализированной инженерии.