Исправление деформаций материалами с памятью формы

Описание метода

Метод, предложенный и разработанный А.Гошкодеря, использует общеизвестный принцип изменения формы человеческого тела под постоянным воздействием определенных сил. Чтобы пояснить действие этого принципа для непроффесионалов, напомним о кривых ногах кавалеристов, когда от постоянных усилий ноги приобретают О-образную деформацию. Этот же принцип просматривается в патогенезе ряда заболеваний, когда паталогически высокий тонус определенных групп мышц приводит к деформации части скелета, на которую они воздействуют. При коррекции деформаций с помощью гипсовых коррегирующих повязок используется этот же принцип. Но такие повязки сами не создают какого-то усилия, они лишь фиксируют то состояние, которое создает ортопед.

В методе доктора Гошкодеря используются самокоррегирующие лангеты - конструкции из никелида титана, обладающего сверхэластичностью и термомеханической памятью формы. В строгом соответствии с формой искривленной конечности моделируется лангет (тутор) из специальной пластмассы (поливик и др.), на котором и располагаются активные элементы из никелида титана. Этим элементам задается определенная память направленного воздействия со строго дозированным усилением.

После охлаждения элементов данный корректор легко одевается на искривленную конечность. Далее, по мере нагревания элементов от температуры окружающей среды и человеческого тела они стремятся принять заданную форму, что и приводит к активной коррекции искривленной конечности за счет создаваемого постоянного усилия на всех этапах восстановления формы активных элементов.

Фактически самокоррегирующий лангет выполняет роль дополнительного (внешнего) мышечного каркаса. Задаваемое усилие таково, что пациент может и не замечать его, но за счет того, что это усилие постоянно, достигается поразительный результат. Как правило такой корректор имеет зоны повышенной подвижности, в результате чего свобода действия суставов не ограничивается и максимально сохраняется функция конечности. Таким образом, пациент может продолжать функционировать так же, как и до установки лангета.

При использовании такого лангета легко конролируется степень нарушения кровообращения на периферии. Съемность конструкции обеспечивает соответствующий уход за кожей, проведение массажа, тепловых и электропроцедур. Одевание и снятие конструкции доступно даже родителям без помощи медицинского персонала.

Поскольку каждый случай индивидуален, то моделирование конструкции лангета может быть выполнено только высокопрофессиональным ортопедом, обладающим необходимыми знаниями по физике используемого металла с памятью и способностями к конструированию.

Очевидно, что разработка подобного метода самокоррегирующего лангета оказалась возможной благодаря тесному сотрудничеству с учеными - физиками. Краткие сведения о материалах с термомеханической памятью формы приведены ниже.

Виды исправляемых деформаций

С помощью предложенного метода возможно исправление следующих деформаций:

врожденные и приобретенные контрактуры и деформации пальцев кисти

врожденные и приобретенные контрактуры крупных суставов

косолапость

врожденные и приобретенные деформации стопы

контрактура и деформация пальцев стопы

hallux valgus

hallux varus

плоскостопие

врожденные и приобретенные деформации и верхних и нижних конечностей (О- и Х-образные)

нарушение осанки (в том числе кифозы, сколиозы)

травмы и заболевания позвоночника

О металлах с памятью формы (краткая справка)

Томский Сибирский Физико-технический институт при Томском государственном университете является одним из мировых лидеров в области физики металлов с памятью формы. Одними из основных направлений работ Сибирских физиков стали прикладные разработки материалов и сплавов в интересах медицины. В результате были созданы НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы, а также Международная Академия материалов и имплантатов с памятью формы.

Хотя явления обратимого неупрогого формоизменения, или эффекты памяти формы и сверхэлатичности известны давно, подлинный "бум" в научном мире вызвало обнаружение эффекта памяти формы в сплавах никеля и титана. В соответствии с химической формулой - TiNi эти сплавы названы "никелиды титана". Для любознательного и подготовленного читателя мы приводим в конце данного раздела несколько изданий, где подробно освещены законы физики и характеристики этих сплавов. Здесь же кратко расскажем о проявлении этих эффектов с целью пояснения методов коррекции опорно-двигательного аппарата.

На сегодня спектр сплавов никелида титана весьма широк, и настолько же широко разнообразие их характеристик, что позволяет находить для них самое разнообразное применение, поражающими воображение. Здесь мы рассматриваем сплавы применимые для создания самокоррегирующих лангетов и представляющие собой в обычных услових блестящий метал с виду подобный стали. Такой сплав в условиях, например, комнатной температуры представляет собой твердый упругий метал. Однако охлаждение уже до 0°С превращает его в удивительно пластичный и неупругий материал, который легко меняет форму под воздействием сравнительно небольших усилий. Но когда металл нагревается до той же комнатной температуры, он практически полностью возвращает свою первоначально заданную форму и упругость.

Первоначальная форма задается с помощью нагрева сплава до покраснения, что возможно на обычной горелке.

Свойство пластичности позволяет придать, например, металлическому листу, полосе или проволке любую форму, соответствующую форме тела или конечности. Это значит, что ортопед не стеснен в выборе формы лангета (тутора, бандажа), так как этот материал чрезвычайно удобен для подобных конструкций.

Эффект восстановления первоначальной формы дает возможность создать усилие нужной постоянной величины в требуемом направлении. Именно постоянное усилие (сравнительно небольшое по величине, часто практически незаметное для пациента) и дает эффект гиперкоррекции для любой скелетно-мышечной системы. Здесь не менее важно свойство сверхэластичности сплавов никелида титана, которое заключается в том, что возвратное усилие значительно меньше усилия, требуемого для деформации. Имено такими свойствами обладают и ткани живого организма.

Следует отметить, что коррегирующее усилие, достигаемое с помощью элементов и конструкций из сплавов никелида титана, качественно отличается от усилий, которое можно было бы достигнуть с помощью упругих стальных пластин и пружин, различных стяжек и растяжек. Упругая сталь, как и любая растяжка, дает максимальное усилие в крайней точке деформации. По мере уменьшения деформации упругое усилие непременно падает. Поэтому при использовании упругих элементов требуется их довольно частая замена, если мы хотим создать сколь-либо постоянное усилие. Усилие, создаваемое металлом с памятью формы в процессе восстановления первоначальной формы всегда постоянно на всех стадиях восстановления формы. Отметим так же и то, что установка упругих элементов в достаточно сложных конструкциях корректоров весьма трудоемка, а зачастую и просто невозможна, тогда как элементы с памятью формы возможно установить практически в любой конфигурации за счет свойств пластичности.

В последние годы США, Германия, Канада, Франция, Англия, Китай, Япония, Индия проявляют большой интерес к разработкам сделанным в России в области создания и применения нового класса медицинских материалов - сплавов, проявляющих эффекты памяти формы и сверхэластичные свойства, подобные свойствам тканей человеческого организма. В настоящее время разработаны удивительные по эффективности методы оперативного лечения в хирургии, травмотологии, ортопедии, стоматологии, вертебрологии и других областях медицины, использующих сверхэластичные материалы с памятью формы. Производство имплантатов с памятью формы сегодня составляет более 200 тысяч конструкций в год. Разработкой физико-технических, технологических и медицинских проблем создания и применения материалов с памятью формы в медицине в России занято свыше 300 высококлассных специалистов, в том числе более 60 докторов наук и 120 кандидатов наук.

Литература:
1) Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы. Издательство Томского университета, 1998г.
2) Сверхэластичные медицинские материалы и импоантаты с памятью формы в медицине. Материалы докладов международной конференции, Россия, Томск, 25-26 июня 1998г.