Науковий студентський гурток "Експериментальні дослідження нових матеріалів та біомеханічних систем", який працює на кафедрі динаміки і міцності машин та опору матеріалів Навчально-наукового механіко-машинобудівного інституту, є прикладом важливої діяльності молодих учених і студентів зі створення протезів для поранених бійців та всіх, кому потрібна хірургічна операція для відновлення рухливості.
🗟
Гурток існує понад 15 років і цілком заслужено пишається своєю історією та напрацюваннями. Біля витоків молодіжного колективу стояв доцент Микола Сергійович Шидловський. Одним із перших він почав використовувати в біомеханічних системах композитні матеріали. Тобто вивчати на основі ідей та методів механіки особливості рухових дій опорно-рухового апарату людини, зокрема поведінку кісткових тканин у різних станах. На замовлення медичних установ вчений розробляв і досліджував системи остеосинтезу підвищеної ефективності для хірургічного лікування складних переломів кісток людини, засоби діагностики міцності та надійності біомеханічних систем "кістка – суглоб – імплантат" з урахуванням пошкоджень біологічних тканин та ін.
У співавторстві зі студентами були опубліковані наукові правці, отримані охоронні документи на корисні моделі: для визначення твердості та модуля пружності кісткової тканини, вимірювання зміщень уламків кісток людини в місцях переломів тощо. Нині роботи за цією тематикою продовжують учні й послідовники новатора. Сьогодні одним із напрямів діяльності гуртка є модернізація апаратів фіксації переломів та удосконалення засобів імплантації суглобів. Погодьтеся, тема надзвичайно актуальна і важлива, адже за час повномасштабного вторгнення росії в Україну значно зросла кількість військових і цивільних людей, які отримали травми та потребують якісного лікування й реабілітації. Керує молодими новаторами старша викладачка кафедри динаміки і міцності машин та опору матеріалів Ольга Мусієнко.
Відомо, що при повній або частковій втраті кінцівок використовують протези та апарати остеосинтезу. В Україні немає виробників, які б виготовляли ревізійні колінні протези. Медики замовляють їх із-за кордону, причому вартість таких виробів сягає тисяч євро. Тож працівники медичних установ, які співпрацюють з науковцями КПІ, звернулись по допомогу, і гуртківці взялися створити з нуля вітчизняний ревізійний колінний ендопротез.
Зауважимо, що результати досліджень школярів, студентів та аспірантів – учасників гуртка проходять всебічне обговорення, про них доповідають на всеукраїнських і міжнародних наукових конференціях; гуртківці беруть участь у конкурсах, зокрема у Фестивалі інноваційних проєктів "Sikorsky Challenge", майстер-класах, хакатонах, воркшопах та отримують визнання і підтримку. Приміром, одного з учасників гуртка, студента IV курсу Олексія Моргуна, цього року відзначено премією НАН України (її започаткували для молодих учених і студентів закладів вищої освіти – авторів кращих наукових робіт). Якось він зізнався: коли вступав до Київської політехніки, мріяв працювати у всесвітньо відомій компанії "Boeing". Але ніяк не думав, що стане одним із розробників протеза для відновлення рухливості. "Такі розробки для мене важливі своєю користю для людей, а ще – це крутий досвід", – говорить студент.
Варто відзначити, що команда гуртка для своїх досліджень активно використовує різноманітні підходи та методи. Це не лише практичні розробки (наприклад, стенди для досліджень біомеханічних систем), а й теоретичні напрацювання. "Діяльність гуртка відбувається на кількох рівнях, спрямованих на досягнення конкретних цілей, – ділиться Ольга Мусієнко. – Математичні моделі створюємо за допомогою CAD програм Solidworks, Autodesk Inventor та SpaceClaim, використовуємо також сучасні пакетні комплекси, як от ANSYS. До того ж, результати досліджень механічних властивостей кісткових і м'язових тканин використовуємо при створенні зазначених математичних моделей для опису поведінки матеріалів. Тобто експериментальні дослідження при розробці таких складних і дорогих конструкцій, як імплантати, тісно пов'язані з теоретичними розрахунками. Це є необхідною умовою системної інженерії, що включає валідацію математичних моделей".
Молоді дослідники ММІ співпрацюють з провідними хірургами-травматологами різних медичних установ України. Серед них – Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, Українська військово-медична академія та Інститут травматології й ортопедії НАМН України.
Важливість напрацювань гуртківців особливо відчутна в умовах війни. "Кількість звернень від лікарів щодо досліджень біомеханічних систем істотно збільшилась після 2014 року", – зазначають на кафедрі. Команда гуртка з ентузіазмом береться до таких робіт, адже вірить, що це є суттєвою допомогою в реабілітації поранених військових і цивільних та є їхніми посильним внеском у наближення Перемоги.