Ученые Центра Илизарова создают уникальные импланты и спасают «хрустальных детей»

Известный во всем мире Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Илизарова находится в Кургане. Клиника известна благодаря уникальному способу лечения переломов и ортопедических заболеваний при помощи компрессионно-дистракционного аппарата. Придумал его хирург-ортопед, академик Гавриил Илизаров. 45.RU заглянул в научные лаборатории и узнал, как там используются передовые технологии, искусственный интеллект и роботы. Технологию, которую придумал Гавриил Илизаров, не только сохранили, но и продолжают совершенствовать. И кажется, для врачей нет невозможного: они помогали девочке из Хакасии, ставили на ноги гостя из Перу, спасли малыша, в руках которого взорвалась петарда. Тысячи людей из разных уголков мира приезжают в центр в надежде, что смогут наконец-то ходить без костылей. За каждым успешно вылеченным пациентом — труд ученых, которые годами проводят экспериментальные исследования и ищут новые способы лечения. «Врачи поняли, что не надо отрезать конечность» Гавриил Илизаров родился 15 июня 1921 года в городе Беловеже Белорусской ССР. В 1944 году он окончил Крымский медицинский институт. По распределению Илизарова отправили в больницу села Долговка Курганской области. Работая сельским врачом, Илизаров изучал вопросы регенерации костной и мягких тканей при лечении переломов конечностей. В 1951 году он предложил свой способ сращивания костей при переломах с помощью оригинальной конструкции — аппарата для чрескостной фиксации. В 1966 году Гавриила Илизарова назначили руководителем проблемной лаборатории при Свердловском научно-исследовательском институте травматологи и ортопедии (НИИТО). В 1969 году лаборатория стала филиалом Ленинградского НИИТО. А в декабре 1971 года на ее базе создали Курганский научно-исследовательский институт экспериментальной и клинической ортопедии и травматологии (КНИИЭКОТ). В 1993 году Российскому научному центру «Восстановительная травматология и ортопедия» присвоили имя академика Илизарова. В феврале 2020 года его переименовали в Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г. А. Илизарова. Главная заслуга знаменитого на весь мир советского хирурга-ортопеда Гавриила Илизарова в том, что он открыл биологический закон. — Он доказал, что с помощью дозированного напряжения, растяжения можно увеличивать количество ткани в организме без ее пересадки. Это дало толчок к идее, когда врачи поняли, что не надо отрезать конечность, не надо закутывать ее в гипс, а можно провести определенные манипуляции и управляемо, подчеркиваю, управляемо, под контролем врача, вырастить кость или вернуть ее в нормальное состояние, — говорит Евгений Овчинников, заместитель директора научного центра, кандидат биологических наук. Аппарат Илизарова был изобретен в 1951 году. Благодаря ему сотни тысяч людей смогли встать на ноги. Зачем ученые до сих пор работают над ним? Вместе с Томским политехническим университетом исследователи разрабатывают новые составы напыления титановых деталей аппарата. — Они добавляют антибактериальные компоненты в покрытие, чтобы предотвратить инфекцию. Ученые из Томского университета придумали напыление с гидроксиапатитом и антибактериальным компонентом. Таким образом, у пациента усиливается остеогенез (процесс формирования костной ткани. — Прим. ред.), в то же время напыление служит профилактикой развития инфекционных процессов, — добавляет ведущий научный сотрудник лаборатории морфологии Центра Илизарова Елена Горбач. Ученые ищут новые неметаллические материалы для изготовления аппарата Илизарова: появилось больше технологий, которые позволяют заглянуть внутрь организма, облегчить аппарат и сделать его более комфортным и для врача, и для пациента. — Во времена Гавриила Абрамовича никто не знал, что МРТ будет одним из лидирующих исследовательских методов. Но с металлическим аппаратом его проводить нельзя. Поэтому мы уделяем много внимания новым материалам, композитным материалам, спицам из немагнитной стали, — поясняет Евгений Овчинников. Имплантат, который «исчезает» из организма В Центре Илизарова несколько лет группа ученых под руководством профессора Арнольда Попкова разрабатывает биодеградируемые имплантаты из природных полимеров. Если имплант, к примеру, устанавливают на месте изношенного сустава или хряща, то постепенно он выводится из организма, а на его месте прорастает новая костная ткань. — Примерно полгода имплантат рассасывается, то есть он полностью деградирует. А эту полость постепенно заполняет хрящ, то есть новая костная ткань, — отмечает Елена Горбач. Одним из плюсов биодеградируемых имплантатов считается, что они полностью изготовлены из природных материалов. Человеческий организм не воспринимает его как чужеродный. Эти импланты не наносят никакого вреда пациенту. Заместитель главного врача центра Илизарова Евгений Овчинников объясняет, что эта технология позволит более эффективно лечить ортопедические осложнения ДЦП, патологии суставов и нейроортопедические патологии. Лечение «хрустальных детей» Маленькие пациенты с несовершенным остеогенезом (болезнью «хрустального человека») страдают повышенной ломкостью костей и деформациями скелета — они частые пациенты Центра. Для такого лечения врачи используют технологию интрамедуллярного армирования костей телескопическими стержнями. Попросту говоря, этот стержень напоминает рыболовную удочку, которая постепенно выдвигается. — Телескопические стержни ставятся в костно-мозговой канал. Снаружи ничего нет, он находится внутри кости, и постепенно, с ростом ребенка, стержень удлиняется внутри, как антенна. Ребенок живет обычной жизнью, развивается в соответствии с возрастом, а мы смотрим, как влияет этот стержень на организм, — объясняет заведующая экспериментальной лабораторией Центра Илизарова, кандидат ветеринарных наук Ольга Дюрягина. Раньше в Центре Илизарова использовали стальные стержни из Франции, но пациентам с ними было нельзя проводить МРТ. В центре группа ученых во главе с руководителем Клиники нейроортопедии и системных заболеваний профессором Дмитрием Попковым стала работать над созданием российского аналога уже из титана. — Они не просто полностью заменили зарубежные аналоги, но и превзошли их по многим техническим характеристикам. В отличие от французских стержней из стали, отечественные изготовлены из биологически инертных материалов, что позволяет проводить диагностические исследования в любом периоде, — поясняет Дмитрий Попков. Животные на службе у науки Разработка любого метода, идеи или медицинского изделия начинается в экспериментальной лаборатории. Сначала все доклинические исследования проводятся при участии животных в виварии. Он был открыт еще в 1969 году вместе с экспериментальной лабораторией для выполнения фундаментальных исследований по методу Илизарова. Благодаря животным, говорят ученые, появились новые методики лечения различных повреждений костей, деформаций и укорочений конечностей, разработали новые медизделия. — И нам нужно не одно животное для проведения исследований, а несколько, чтобы собрать доказательную базу. На основе эксперимента над одним животным ничего не получится. Мы берем несколько групп животных на разные сроки. Непосредственно интерпретировать на людей все процессы, которые происходили у лабораторных крыс, мы не будем. Задача исследования — оценить биологические процессы, — поясняет Ольга Дюрягина. Все эксперименты, которые проходят с участием животных в Центре Илизарова, сначала медики защищают на этическом комитете. Они объясняют, какую идею планируют проверить, обосновывают научную значимость исследования. Выслушав доводы ученого, этический комитет решает, дать разрешение на эксперимент или нет. В Центре Илизарова внимательно следят, чтобы ни одному животному не причинили физическую боль во время исследований. — Наши животные служат науке. Благодаря им в мире появились новые варианты лечения ортопедических заболеваний. Благодаря им многие люди смогли встать на ноги, — подчеркивает Ольга Дюрягина. Она говорит, что в Центре отказались проводить экспериментальные исследования на собаках: — Грызуны и овцы — общепризнанные лабораторные животные. Мы не можем допустить, чтобы какое-то медицинское изделие, в котором мы не уверены, использовали для лечения людей. Винт для протеза и лечение воспалений Вместе с инженерами предприятия «Сенсор» ученые работают над протезированием культей пальцев кисти. Они разрабатывают метод, с помощью которого в кость ампутированной конечности вставляют титановый имплантат, а на него уже надевают внешний протез. — Имплантат — это удобный переходник. Он выглядит как винт. Конечно, он полноценно не заменит руку человеку, этот протез сможет выполнять основные функции, — говорит Ольга Дюрягина. Ищут в Центре и новые способы лечения остеомиелита (гнойно-некротический процесс в кости, в костном мозге, может развиваться в мягких тканях. — Прим. ред.). — Животные болеют остеомиелитом крайне редко. Нам нужно смоделировать процесс, аналогичный тому, который протекает у человека. Мы берем определенный штамм микроба, к примеру стафилококка или синегнойной палочки. Заражаем лабораторное животное. Потом в пораженные ткани вводим костно-пластический материал с добавлением антибиотика. Антибиотик медленно выделяется в окружающие ткани, и процесс развития остеомиелита останавливается, — объясняет Ольга Дюрягина. Когда ученые получат результаты исследований, то уже клиницисты смотрят, можно ли использовать этот способ лечения для пациентов или нет. Спасение диабетиков от ампутации В лаборатории морфологии Центра Илизарова проводят гистологические исследования, проверяют эффективность и безопасность новых разрабатываемых терапевтических методов и медицинских изделий. Одно из направлений работы лаборатории — это изучение патогенеза различных заболеваний тех пациентов, которые поступают в Центр Илизарова. Ученые занимаются вопросами развития таких болезней, как контрактура Дюпюитрена и стопа Шарко (диабетическая остеоартропатия). — Контрактура Дюпюитрена — это заболевание, в начале которого у человека на ладони появляются узлы, потом — тяж, происходит стягивание пальца. Люди часто не обращают внимания на проблему на ранних стадиях заболевания, а уже обращаются в центр, когда уже палец не сгибается, не разгибается. Человеку это мешает жить и работать. Несмотря на мультидисциплинарный подход к этому заболеванию, оно до конца не изучено, — объясняет кандидат биологических наук Татьяна Варсегова. Она добавляет, что эти узлы в дальнейшем, если вовремя не пройти лечение, могут стать злокачественными. При проведении гистологических исследований у пациентов часто выявляются заболевания сердечно-сосудистой системы и патологические изменения тяжелых сосудов. Поэтому врачам нужно учитывать эти моменты при лечении. Ведущий научный сотрудник лаборатории морфологии Татьяна Ступина изучает стопу Шарко, которая появляется у диабетиков. Основной ее симптом — это образование язв на ногах. — Около 60% таких язв осложняются хроническим остеомиелитом. И именно хронический остеомиелит является причиной ампутаций конечностей у пациентов. Основная сложность заключается в том, что нет четких гистологических критериев для диагностики этих двух заболеваний, когда они протекают совместно. И наша задача заключается в изучении структурных особенностей тканей суставов, костей, стопы при этих двух заболеваниях. Для того чтобы улучшить тактику лечения, чтобы у врача была информация о характере протекания этих болезней, — говорит Татьяна Ступина. Мировая Мекка ортопедии В Центр Илизарова приезжают пациенты из разных уголков мира. В прошлом году врачи помогали жителям Алжира, Перу, Казахстана, Таджикистана. Хирурги исправляли либо врожденные аномалии, либо последствия автокатастроф. Постоянно в Центр Илизарова на обучение приезжают врачи из разных стран. В прошлом году новые знания получили травматологи и ортопеды из Омана, Алжира, Иордании, Венесуэлы, Буркина-Фасо, Индии, Турции, Казахстана, Мьянмы и Бангладеш. В «Илизаровских чтениях — 2024» участвовало почти 200 делегатов из 11 стран: России, Китая, Индии, Бангладеш, Буркина-Фасо, Омана, Мьянмы, Сербии, Белоруссии, Узбекистана, Таджикистана. — В медицине нет границ, которые обусловлены политическими моментами. Мы как продолжали общаться, так и общаемся с коллегами, потому что сложно врачу не делиться наработками. К нам приезжают коллеги. И мы с Китаем новые партнерские отношения выстраиваем. Ездим к ним. Конечно, география немножко поменялась. Есть в интернете сообщества и чаты, в которых мы общаемся с зарубежными коллегами. Статьи наших ученых выходят в международных журналах. Мы профессионалы, нам же нельзя останавливаться, — говорит заместитель директора Центра Илизарова по научной работе Евгений Овчинников. В мире Центр Илизарова считается Меккой ортопедии благодаря профессионализму ученых и врачей, уникальным методикам диагностики и лечения.