-
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea INGINERIE
MEDICALTIINA MATERIALELOR METALICE
Titular curs: S.L.dr.ing. ANTONIAC Iulian Vasile
-
tiina Materialelor Metalice
CURS 2
Repere istorice
Generaliti, definiii i clasificri
-
Scurt istoricOmul primitiv a fost probabil primul care a
realizat amputarea degetelor i membrelor, sau nlocuirea dinilor
pierdui, dei nu se poate vorbi de o anumit tehnic.n America Latin a
fost descoperit un craniu, datnd din perioada precolumbian, care
avea unul din dini nlocuit cu o piatr prelucrat, asemntoare ca form
cu dintele pierdut i care era acoperit cu aceeai cantitate de
tartru ca i ceilali dini.Vechii egipteni au studiat, dup cum
menioneaz un papirus scris de Imhotep, dislocarea mandibulei,
tratamentul fracturilor claviculei, dar i tratamentul fracturilor
altor oase. Pe mumii egiptene au fost descoperii dini din aur i
filde, fixai de dinii vecini cu srm din aur.
-
Scurt istoricHippocrates (400 e.n.), considerat printele
medicinei, descrie un dispozitiv de fixare extern pentru o tibie
rupt, fcut dintr-o manet de piele, nfurat n jurul gleznei i tibiei
rupte, legate cu cel puin patru bee din lemn.
-
Scurt istoricPetronius (1565): prima menionare privind
implantarea de metale pentru repararea unei fisuri a cavitii bucale
cu o plac de aur
Hieronimus Fabricius (1665): descrie utilizarea srmelor din fier
i bronz pentru custuri.
Pujol i Icart (1775): certurile aprute ntre aceti doi chirurgi
pe tema fixrii interne,. Primul se mpotrivea acestei fixri, pe cnd
Icart utiliza srme de alam pentru fixarea fracturilor osoase.
Maggiolo, n (1809): descrie primele implante dentare endoosoase,
din aur, n tratatul Manual de art dentar.
-
Scurt istoricH.S. Levert (1829): efectueaz primul studiu despre
utilizarea materialelor de implant n experimente pe animale. El
implanteaz n cini aur, argint, plumb i platin, sub form de srm,
observnd c cel mai puin interesat de coroziune este platina.Lister
(1860): introduce tehnica operatorie aseptic, care a revoluionat
chirurgia. Astfel, majoritatea specialitilor apreciaz c rata
mortalitii datorit infeciilor chirurgicale a sczut de la 50% la 3%,
datorit acestui pionier al descoperirilor tiinificeE. Gurlt (1862):
descrie unele tehnici de reducere deschis i de fixare intern,
privind utilizarea uruburilor, cuielor i srmelor la stabilizarea
fracturilor intra-articulare. H.Hausmann (1886): prima meniune a
utilizrii plcilor de osteosintez, din tabl de oel neclit, fixate cu
uruburi.
-
Scurt istoricA. Lambotte (1907):
definete osteosinteza: Scopul meu este mai ales studiul suturii
osoase, sau pentru a vorbi mai exact osteosinteza. practic fixarea
intern cu plci i cleme externe. public n 1913 lucrarea Tratamentul
operativ al fracturilor, n care elucideaz principiile funcionale
ale fixrii interne a fracturilor intra-articulare.
-
Scurt istoricW.Lane (1912-1914): descoper tehnica implantrii no
touch (fr atingere), care reduce rata infeciilor i ofer
posibilitatea observrii fisurilor provocate de coroziunea
implanturilor metaliceSherman (1880-1979): studiaz 55 de plci Lane,
observnd integritatea mecanic a plcilor din oel cu vanadiu care au
fost extrase dup 30 de aniZierald (1924): public un studiu privind
reacia esuturilor n contact cu diferite metale1926: prima utilizare
a oelului inoxidabil de tip Cr-Ni (18-8)Strock (1938): prima
utilizare a vitallium-ului, un aliaj pe baz de cobaltJ.C.Burch i
H.M.Carney (1839): prima utilizare a tantaluluiMaurice Down (1947):
prima utilizare a titanului, implantnd plci i uruburi din
titan.
-
Scurt istoricJ.Charnley (Anglia): inventatorul protezei totale
de old; descoper cimentul polimeric utilizat pentru fixarea
protezelor; utilizeaz pentru prima dat teflonul i polietilena de
nalt densitate (HDPE).Brnemark (Suedia): creeaz, dup 1960, cola din
Gteborg, care abordeaz n amnunt problema implanturilor
dentareGrupul AO: introduce n 1958 un set de implanturi ortopedice,
mpreun cu instrumentarul aferent, realizate din oel inoxidabil
austenitic de tip Cr-Ni-Mo. Tot n acel an, realizeaz i prima
protezare de old integral metalic, fr cimentare, componenta femural
fiind din aliaj de titan Ti4Al2Sn i componenta acetabular din aliaj
Co-Cr-Mo.Comitetul A.S.T.M. F04: format n 1962 i avnd aproximativ
650 de membri, se ocup cu elaborarea standardelor referitoare la
Materiale i dispozitive chirurgicale sau medicale. Comitetul
A.S.T.M. F04 a elaborat n jur de 165 de standarde, continund s aib
un rol proeminent n toate aspectele referitoare la biomateriale i
dispozitive medicale.
-
Scurt istoricROMNIA
realizarea i implementarea primelor implanturi ortopedice
metalice - n anii 50 - Prof.Dr.Med. Alexandru Rdulescu, Clement
Baciu, Dumitru Pintilieprimele implanturi dentare, executate din
oeluri inoxidabile de tip swedion - n 1955 - prof. Valerian Popescu
primele implanturi dentare tip urub i tip lam, precum i prima trus
de instrumente necesar implantrii - dr. medic Ovidiu
Mrginenu.brevetarea unor dispozitive ortopedice pentru stabilizarea
fracturilor oaselor lungi - n 1980 - dr.med. Andrei
Firicintroducerea unor cursuri specifice din domeniul
biomaterialelor i dispozitivelor medicale la diferite faculti - n
2000
-
Definiii i clasificriBIOMATERIAL
o substan inert din punct de vedere sistemic i farmaceutic,
destinat pentru implantare sau ncorporare n sistemele vii
(Universitatea Clemson, S.U.A.)
un material sintetic sau de origine natural, n contact cu
esuturile, sngele i fluidele biologice, utilizat pentru
reconstrucie, diagnosticare i terapie, fr a genera reacii adverse
care s afecteze organismele vii sau componentele acestora (Bruck,
1980)
o substan, alta dect medicamentele, sau o combinaie de substane
sintetice sau naturale, utilizate pentru diferite perioade de timp,
n vederea tratrii sau nlocuirii unui esut, organ sau funcii umane
(Wiliams, 1987)
un material ne-viu utilizat ntr-un dispozitiv medical, n vederea
interaciunii cu sistemele biologice (Black, 1992)
-
Definiii i clasificriBIOCOMPATIBILITATE
este un concept complex care ia n considerare toate procesele
care au loc la interaciunea dintre biomaterial i un organism
viu.
se definete ca fiind proprietatea unui material de a fi
compatibil cu organismele vii, adic de a fi acceptat de o manier
definitiv de ctre organism fr a genera reacii adverse i fr a se
deteriora chimic sau mecanic.
interaciunea dintre implant i esuturile nconjurtoare nu are voie
s induc, prin coroziune sau degradare, liza osoas la nivelul
suprafeei, modificri secundare n organism sau o instabilitate de
orice natur a implantului.
un rol determinant n caracterizarea biocompatibilitii unui
material l au procesele fizico-mecanice, chimice, biologice i cele
specifice de suprafa.
-
Notiuni introductive privind definirea, clasificarea si ciclul
materialelor ingineresti Schema sistemului materialologic
-
Definiii i clasificri
CLASIFICAREA BIOMATERIALELORdup criteriul structural
metaliceceramice polimerice compozitede origine natural
-
Definiii i clasificriCLASA DE MATERIALECATEGORII
* Aur * TitanMetale pure* Magneziu* Platin, TantalMETALICE*
Oeluri inoxidabile austenitice: tip 316, 316L* Aliaje de titan:
Ti4Al6V, TiAl2,5FeAliaje * Aliaje de cobalt: Co-Cr-Mo, Co-Cr-W-Ni*
Aliaje cu memoria formei (Ni-Ti)* Aliaje preioase i semipreioase
(combinaii de Pt, Zr, Nb, Ta, Ag)
-
Definiii i clasificriCLASA DE MATERIALECATEGORII
* Alumina (Al2O3), Zirconia (ZrO2)
* Carbonul (LTI, ULTI, C vitros) CERAMICE * Porelanul
* Hidroxiapatita* Sticle ceramice: - Bioglass- Ceravital
-
Definiii i clasificriCLASA DE MATERIALECATEGORII*
NylonHomopolimeri* PMMA (Polimetilmetacrilat) * HEMA
(Hidroxilmetacrilat) POLIMERI * PE (Polietilen) * PTFE
(Politetrafluoretilen) Copolimeri* PGL (Acid Poliglicolactic) *
Poliuretan Hidrogeli* PHEMA * PoliacrilamideCOMPOZITE* Compozite
dentare tip polimer-ceramic* Polimeri ranforsai cu fibre
metalice
NATURALE* Colagen* Chitosan
-
Materiale compozite
-
Materiale de origine natural
-
Definiii i clasificri
Dispozitiv medical: un instrument, aparat, unealt, main sau alte
articole similare, incluznd orice component, parte sau accesoriu,
care se intenioneaz a fi utilizat la diagnosticarea, tratamentul
sau prevenirea bolilor, n om sau animale, n vederea acionrii
directe cu corpul uman, care nu sunt metabolizate pentru atingerea
scopului.
Implant: un dispozitiv medical care nu substituie, ci ajut la
vindecarea problemelor medicale aprute, prin stimularea procesului
natural de refacere a organelor sau esuturilor umane.
Protez (dispozitiv protetic): un substitut artificial pentru o
parte a corpului uman care lipsete sau este bolnav. Rolul
protezelor poate fi funcional, atunci cnd urmresc nlocuirea unei
componente funcionale a corpului uman, sau estetic, cnd se dorete
rezolvarea unor probleme ce in de aspectul corpului uman.
-
Definiii i clasificriTIP DE PROTEZROL
INTERNArticular - de old * funcional- de umr * funcional- de
genunchi* funcional- de cot * funcional- de articulaie a minii*
funcionalCosmetic - proteze dentare * estetic i funcional- proteze
de sn * estetic- proteze oculare* estetic i funcional
EXTERN- Instalaie de dializ renal* funcional- Membre
artificiale* funcional i estetic- Nas artificial* estetic i
funcional- Pr artificial* estetic
-
Definiii i clasificriBIOMATERIALEIMPLANTETIP DE
IMPLANTMETALICE
Oeluri inoxidabile austenitice * Plci osoase, uruburi, tije,
OrtopedicTitanul i aliajele de titan srme, discuri intervertebrale,
Aliaje Co-Cr proteze articulareAliaje dentare* Implante i proteze
dentareDentarAliaje cu memoria formei * Plcue n cutia
cranianNeuralAliaje neferoase (Ta, Nb)* Valve de inim, filtre
cardiovasculareCardiovascular
POLIMERICE
Silicon * Proteze faciale; nas, ureche, sn i alte esuturi moi
PlasticPolietilen* Implanturi i proteze dentareDentarNylon* Agent
de cimentare OrtopedicDacron* Inimi artificiale, vase de
sngeCardiovascularTeflon* Lentile
intraoculareOftalmologicPolipropilen* Suturi biodegradabile,
segmente gastrointestinaleReconstructiv
-
Definiii i clasificriBIOMATERIALEIMPLANTETIP DE
IMPLANTCERAMICE
Alumin * Plci osoase, uruburi, tije, OrtopedicSticle ceramice*
Componente ale endoprotezelor articulareOrtopedicPorelan dentar*
Lucrri dentareDentarHidroxiapatit Carbon (grafit) * Plcue n cutia
cranianNeural* Valve de inim, filtre
cardiovasculareCardiovascular
COMPOZITE
C pirolitic- fibre de C * Endoproteze
(componente)OrtopedicCompozite dentare * Aplicaii dentare
DentarFosfat de calciu-acid polilactic* Valve ale inimii
Cardiovascular
-
Definiii i clasificri
Clasa AVANTAJEDEZAVANTAJEde biomateriale
METALICE Rezisten la traciune Lipsa unei compatibiliti complete
cu mediul fiziologic Rezisten la uzur Nepotrivirea proprietilor
mecanice cu proprietile Rezisten la torsiune sistemului locomotor
Duritate Macrocoroziune, n general Rigiditate Susceptibilitate la
coroziune sub tensiune Rezisten la oc
-
Definiii i clasificri Clasa AVANTAJEDEZAVANTAJEde
biomateriale
CERAMICE Compatibile cu sistemul osos Lipsa unei bune rezistene
la ntindere la oc i la torsiune Rezisten la coroziune n fluide
umane Rezisten la compresiune Dificil de fabricat n forme
complicate Rezisten la uzur Lipsa rezilienei Fragilitate
Sensibilitate la fisurarePOLIMERICE Rezilien bun Rezisten la
traciune i la ndoire slab Compatibilitate cu sistemul uman Rat de
fluaj mare Uor de fabricat n forme complicate Deformabil n timp
ElasticitateCOMPOZITE Compatibilitate cu sistemele umane Proprieti
schimbabile Rezisten la traciune Lipsa rezilienei Uor de modelat
Dificil de fabricat Rezisten la uzur
-
Revoluionarea biomaterialelor metalice(NSF-USA)
-
V mulumesc pentru atenie !
Va urma: CURSUL 3
*