Hoe Medische Materialen Orthopedische Chirurgie Getransformeerd Hebben

Materialen gebruikt in de medische industrie, specifiek orthopedische chirurgie, hebben een lange weg afgelegd. Naarmate nieuwe materialen in de industrie geïntroduceerd worden, worden snijgereedschapsinnovaties gemaakt. Veertig jaar geleden betekende beperkte technologie dat een chirurg die een verspeurd tibiae fixeerde, de stukken uitlijnd en het been in een gips zette, wat dan maanden vereiste om te genezen. Met de huidige moderne materialen zoals titanium en vooruitgang in technologie, zou deze zelfde fractuur in een kwestie van weken genezen.

Een ander gebied waar grote stappen gezet zijn is het veld van gewrichtsvervangende chirurgie. In het verleden, vanwege de levensverwachting van kunstgewrichten, waren deze procedures typisch gereserveerd voor senioren. Een heupvervanging duurde 8 tot 10 jaar. Met de huidige moderne materialen heeft een heupvervanging een levensverwachting van ongeveer 30 jaar. Dit maakt het haalbaar om de heup van een 50-jarige patiënt te vervangen, wat zou moeten duren tot de patiënt in de tachtigers is.

Met talrijke orthopedische implantaten op de markt, was het belangrijk voor deze specifieke patiënt de combinatie te selecteren die lange levensduur zou bieden met de minst kans op afstoting. Titanium is het ideale materiaal voor de pen die in de femur geïmplanteerd wordt. Het is lichtgewicht en heel sterk, maar het mist slijtvastheid. Vanwege dit is de femorale bal die in de heupkom gaat van keramiek gemaakt. Keramiek is extreem hard en biedt superieure slijtvastheid. Het is bijna onmogelijk om te bewerken zodra het in een gesinterde toestand is. De acetabulum kom of heupkom moet de normale beweegbereik met de femorale bal toelaten voor het heupgewricht om goed te functioneren. Dit biedt een interessante uitdaging omdat het materiaal aan de binnenkant van de heupkom minimaal wrijving moet veroorzaken met de femorale bal, terwijl tegelijkertijd in staat moet zijn om zo lang te duren als de rest van de heupprothese.

De oplossing hiervoor is een acetabulum kopje gemaakt van kobalt-chroom bevattende een high density polyethylene (HDPE) liner. Kobalt-chroom is een van de meest moeilijke metalen om te bewerken met een bewerkbaarheidsrating van 15% van B-1112 (160 Brinell vrijkliend staal). HDPE bewerkt het beste met gereedschappen die heel scherp zijn met een hoge positieve hoek. Titanium is moeilijk te bewerken vanwege de slechte thermische geleiding. Dit zijn vier heel verschillende materialen elk vereisend een unieke productiemethode. Moderne productietechnieken en high-tech tooling hebben het mogelijk gemaakt om een kunstgewricht te produceren dat 30 jaar zal duren. "Moderne productietechnieken en high-tech tooling hebben het mogelijk gemaakt om een kunstgewricht te produceren dat 30 jaar zal duren."

Gewrichtsvervangende technieken evolueren voort. Dezelfde patiënt had ook een partiële knievervanging, die twee van dezelfde materialen gebruikte die ze in hun heup hadden, en betekende dat afstoting geen issue zou moeten zijn. Een kobalt-chroom "kapje" wordt geïmplanteerd in het einde van de tibia en het einde van de femur. Een HDPE insert wordt geïmplanteerd tussen de twee metalen "kapjes." Dit is veel minder invasief dan een totale knievervanging en stelt ook toekomstige opties open om de plastic insert te vervangen.

Materialen gebruikt in de huidige medische productie dekken het hele spectrum. Ze omvatten alles van de roestvrij staal instrumenten gebruikt in chirurgie tot koolstofvezel versterkte PEEK gebruikt om targeteringsarmen te maken om heupimplantaten correct te positioneren. Elk van deze materialen bieden unieke productieuitdagingen, maar mensen die in staat zijn om zonder pijn te leven zijn extreem dankbaar dat deze uitdagingen aangepakt en overwonnen worden met geavanceerde snijgereedschappentechnologie.

Eerder gepubliceerd in OSG Tool's Cutting News 2015 Medical Edition.