Российские ученые разработали технологию изготовления силиконовой ушной раковины для бионического протеза уха. Задача заключалась в том, чтобы он был функциональным, эстетичным и мог маскировать существующий дефект.
Бионические протезы — электронно-механические устройства, способные функционировать вместо утраченного органа под контролем нервных импульсов. Такие протезы возвращают слух людям с его частичным или полным нарушением.
Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из ПГМУ им. Е. А. Вагнера и МГМСУ им. А. И. Евдокимова несколько лет разрабатывали конструкцию бионического протеза уха и совершенствовали технологию его изготовления, чтобы совместить в одном устройстве и функциональность, и естественный внешний вид.
В мире нет аналогов этому изобретению: существующие протезы, возвращающие человеку способность слышать, выглядят как слуховые аппараты, а эстетические протезы — нефункциональны и просто маскируют дефект уха.
Для придания бионическому протезу сходства с настоящим ухом ученые создали эпитез ушной раковины — конструкцию, повторяющую рельеф отсутствующей части тела. В качестве основы для создания модели силиконовой ушной раковины взяли облако точек, полученное в результате трехмерного сканирования большого количества ушных раковин. Используя специальное ПО, отредактировали модель, чтобы разместить в ней электронные компоненты протеза. При помощи послойной 3D-печати сформировали каркас отсека для электроники из специального эластичного материала.
«Разработанный эпитез ушной раковины эстетичен, отвечает требованиям естественности, может быть отремонтирован в случае повреждения. Силикон, из которого он сделан, гипоаллергенен, успешно имитирует текстуру и цвет кожи», — отметил доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Игорь Безукладников.
Исследователи напечатали на 3D-принтере первичную модель ушной раковины (процесс занимает примерно сутки). Ее погрузили в заливочный состав, а после затвердевания — извлекли, получив в результате полую гибкую форму для заливки силикона. Заливка проходила в два этапа. На первом ученые заполнили форму на 80%, затем поместили в нее напечатанный каркас с муляжами электронных компонентов протеза, которые повторяют оригинальные детали по габаритам и массе. На следующем этапе форму долили силиконом. После этого муляжи извлекли, в освободившееся пространство установили оригинальные компоненты протеза, спаяли электрические соединения.
«Бионический протез может использоваться при анотии. Данная патология сопровождается частичным или полным отсутствием ушной раковины, наружного слухового прохода и нарушением слуха. Протез компенсирует эти нарушения. Кроме того, пациенту не придется проходить через хирургическую операцию по созданию искусственного слухового прохода, имеющую большой риск осложнений и рецидивов патологии. Чтобы установить протез, в череп вживляют импланты-крепления, эта операция несложная и проходит под общим наркозом», — рассказал заведующий кафедрой оториноларингологии ПГМУ имени академика Е. А. Вагнера Алексей Еловиков.
По словам заведующего кафедрой цифровой стоматологии МГМСУ имени А. И. Евдокимова профессора Сергея Арутюнова, электронику бионического протеза будут изготавливать серийно, а силиконовый эпитез — индивидуально, на основе сканирования здоровой ушной раковины человека.
Над проектом ушного протеза работала большая команда — 16 представителей вузов и ИТ-компаний. Исследование опубликовано в сборнике трудов конференции «100-летие Пермского медицинского журнала», 2023.
