#Curs 9_aplicatii Biomateriale

25
Ştiinţa Materialelor Metalice Ştiinţa Materialelor Metalice CURS CURS Aplicatii ale Aplicatii ale Biomaterialelor Metalice Biomaterialelor Metalice

description

Cursuri bioinginerie

Transcript of #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Page 1: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Ştiinţa Materialelor MetaliceŞtiinţa Materialelor Metalice

CURS CURS

Aplicatii ale Biomaterialelor Aplicatii ale Biomaterialelor MetaliceMetalice

Page 2: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Utilizari ale MetalelorUtilizari ale Metalelor Componente structuraleComponente structurale

Inlocuirea articulatiilorInlocuirea articulatiilor Brose si placute pentru fracturi osoaseBrose si placute pentru fracturi osoase Implanturi dentareImplanturi dentare

Alte aplicatiiAlte aplicatii Canale, fire, tuburiCanale, fire, tuburi Dispozitive cardiaceDispozitive cardiace

Page 3: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Utilizari ale CeramiciiUtilizari ale Ceramicii Componente structuraleComponente structurale

Inlocuirea articulatiilor, de sold si Inlocuirea articulatiilor, de sold si de genunchide genunchi Dispozitive de imbinare a vertebrelorDispozitive de imbinare a vertebrelor Coroane dentare, punti, implanturi, etc.Coroane dentare, punti, implanturi, etc.

Alte aplicatiiAlte aplicatii Ureche interna si implanturi cochleareUreche interna si implanturi cochleare Ingineria tesuturilorIngineria tesuturilor Acoperiri pentru valve cardiaceAcoperiri pentru valve cardiace

Page 4: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Utilizari ale PolimerilorUtilizari ale Polimerilor Aplicatii variateAplicatii variate

Valve, tuburi, catetereValve, tuburi, catetere Inlocuirea articulatiilorInlocuirea articulatiilor Acoperiri, capsulareAcoperiri, capsulare Scaffolduri pentru ingineria tesuturilorScaffolduri pentru ingineria tesuturilor LentileLentile

Page 5: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Eliberare controlata de Eliberare controlata de medicamente & Ingineria medicamente & Ingineria

TesuturilorTesuturilor

Page 6: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

- Aplicatii ale Biomaterialelor Metalice -- Aplicatii ale Biomaterialelor Metalice -

Page 7: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Aplicatii :Aplicatii :OrtopedieOrtopedie

Page 8: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Dispozitive de fixare a coloanei vertebrale

Coloanele vertebrale instabile sunt deseori stabilizate cu ajutorul unor dispozitive de fixare interne. Daca, de exemplu, o vertebra este fracturata, pe partea posterioara sunt fixate suruburi pe vertebrele invecinate, de o parte si de alta a coloanei. Pe ambele parti este fixata cate o tija.

Page 9: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

StomatologieStomatologieAplicatii :Aplicatii :

Page 10: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Aceste sisteme sunt destinate sa ofere reconstructia temporara a mandibulei. In functie de locul de implantare se folosesc placute de fixare, suruburi din titan, capete condiliare si alte sisteme care se ataseaza partii laterale pentru o indepartare usoara.

Sisteme de inlocuire totala a articulatiei sau de protezare a fracturilor mandibulare

Page 11: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

AplicatiiAplicatiiCardiovasculareCardiovasculare

1. Proteze valvulare mecanice cardiace

Valvele mecanice sunt de diferite tipuri si sunt utilizate pentru controlul fluxului sanguin cu ajutorul unui disc basculant, o bila si doua parti volante . Aceste valve sunt realizate din fibre de carbon sau din titan acoperit cu un strat de carbon care reduce riscul formarii cheagurilor de sange pe valva. Principalul avantaj al acestor dispozitive este durabilitatea; majoritatea functioneaza zeci de ani.

Page 12: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Introducerea stenturilor intravasculare coronare este o procedura care plaseaza stentul intr-un vas de sange din inima. Arterele coronare sunt vase de sange din inima care transporta sange si oxigen. Aceste artere pot deveni inguste sau pot fi blocate de straturi adipoase, acest lucru micsorand fluxul sanguin catre inima si provocand durere sau atacuri de cord.

2. Stenturi

Un stent este un mic tub realizat dintr-o retea metalica, iar rolul sau este de a impiedica formarea unui nou strat adipos in zona in care este plasat.

Unele stenturi isi schimba forma pentru a se adapta formei arterei si elibereaza substante medicamentoase pe parcursul timpului. Stenturile coronare intravasculare nu se indeparteaza, deseori ramanand in vasul de sange toata viata.

Page 13: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Stenturi pe baza de Nitinol

Page 14: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Un pacemaker este un mic dispozitiv care este plasat în piept sau abdomen pentru a ajuta la controlul ritmuri cardiace anormale. Acest aparat foloseste impulsuri electrice pentru a solicita inima să bată la o viteză normală.

Medicii trateaza aritmiile si cu un alt dispozitiv numit defibrilator electric implantabil (DCI). Un DCI este similar cu un stimulator cardiac (pacemaker), dar există unele diferenţe.

Stimulatoare cardiace poate da doar impulsuri foarte mici de energie electrica. Ele sunt adesea folosite pentru a trata afectiunile mai putin periculoase, precum cele localizate în camerele superioare ale inimii. Un DCI pe langa folosirea de impulsuri mici de energie electrică poate folosi de asemenea si impulsuri electrice mari pentru a trata anumite aritmii periculoase.

Cele mai noi DCI-uri pot acţiona atât ca stimulatoarele cat si ca defibrilatoare.

Ilustraţia compară un DCI şi un stimulator cardiac.

Figura A arată locaţia şi dimensiunea generală a unui DCI în piept. Fire cu electrozi la capete sunt inserate în inima printr-o venă în partea superioara a pieptului.

Figura B arată locaţia şi dimensiunea generale ale unui stimulator cardiac în partea superioara a pieptului.

Comparatie intre un Defibrilator Electric Implantabil (DCI) si un Pacemaker

3. Pacemaker

Page 15: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Dispozitivele de asistare a ventriculelor (VAD), cunoscute ca fiind pompe de inima, ajuta la pomparea sângelui din camera principala a inimii (ventriculul stang) catre restul corpului. Aceste pompe pot fi implantate în corpul uman sau conectate la o alta pompa la exteriorul corpului.

Imaginea alaturata ilustrează un dispozitiv de asistare a ventriculului stang (LVAD), care duce sângele din ventriculul stang si il pompeaza in aorta si restul corpului. Alte tipuri de dispozitive VAD pompeaza sange din ventriculul drept sau din ambele ventricule si apoi catre restul corpului. Inima încă pompeaza sânge pe cont propriu, dar aceste dispozitive VAD o ajută sa indeplineasca mai bine aceasta functie.

4. Dispozitive de asistare a ventriculelor

Page 16: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

5. Inima artificialaComponente interne

O unitate toracica ce constă în ventricule artificiale, care conţin valve corespunzătoare acestora, precum şi un sistem de motor hidraulic de pompare. Sistemul hidraulic de pompare foloseste presiune pentru a trece sângele dintr-o parte în alta, în acest caz, de la ventriculul drept artificial la plămâni sau din ventriculul stâng artificial la restul corpului. Pentru a crea această presiune, motorul pompei se roteşte cu 4000 - 8000 de rotatii pe minut. Inima artificiala mai contine si o baterie reîncărcabilă internă (o baterie de urgenţă), care este incarcată în continuu de la sursa de alimentare externă. Bateria internă poate oferi până la 20 de minute de funcţionare în timp ce dispozitivul este deconectat de la sistemul principal de incarcare.Un sistem electronic, care este implantat în zona abdominală pacientului - monitorizează şi controlează viteza de pompare a inimii artificiale.

Page 17: #Curs 9_aplicatii Biomateriale
Page 18: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Un filtru pentru vena cava inferioara (filtru VCI) este o plasă de o formă specială, din fire foarte subţiri. Este plasat în centrul venei cave inferioare si ajuta la impiedicarea formarii cheagurilor de sange care pot ajunge la inima.

Aceasta preintampina blocarea vaselor de sânge de catre cheagurile formate ce pot cauza probleme grave inimii si plamanilor.

Exista doua tipuri de filtre pentru VCI:

1.Filtre permanente 2.Filtre temporare sau

recuperabile

6. Filtre pentru vena cava inferioara

(A) Filtru Greenfield din otel inoxidabi;(B) Filtru Greenfield modificat din titan;(C) Filtru de tip “cuib de pasare”;(D) Filtru Simon din nitinol;(E) Filtru Vena Tech.

Page 19: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Clipurile sunt dispozitive medicale metalice, utilizate în neurochirurgie, cu scopul de a scoate din circulatia sanguina anevrismele (malformatii vasculare) cerebrale.

 Materialele metalice utilizate în procesarea clipurilor anevrismale Metalele utilizate pentru clipuri sunt cele impuse de standardele de

specialitate pentru domeniul medical si anume: otel inoxidabil austenitic, aliaje pebaza sistemului Co-Cr si aliaje de titan. Pe lânga conditia de perfecta biocompatibilitate cu tesuturile neurologice, aceste aliaje trebuie sa posede o elasticitate controlata, pentru a asigura forma de strângere ceruta în tehnica de clipare, fara a distruge celulele si tesuturile din zona în care a fost aplicat clipul.

Otelul inoxidabil austenitic este utilizat sub forma laminata,în banda lata sau sârme de diverse diametre.

Aliajele laminate CoNiCrMo (F562 ± conform ASTM) de puritate ridicata au avantajul ca sunt mai stabile chimic decât otelul inoxidabil si pot fi calite, pentru a li se asigura elasticitatea ceruta.

Clipuri

Aliaje de titan sunt materiale metalice din ce în ce mai utilizate în procesarea componentelor protetice, inclusiv în realizarea clipurilor moderne. Cel mai reprezentativ aliaj al acestei grupe este marca Ti6Al4V caracterizat prin excelente proprietati de autopasivare si de posibilitatea de a fi tratat termic. Acest aliaj are un modul de elasticitate relativ redus, ceea ce îi permite sa se acomodeze usor cu tesutul viu.

Page 20: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Fire de sutura din otel inoxidabil

Ace de sutura din otel inoxidabilSuturile cu otel inoxidabil sunt

neresorbabile, sterile. Datorita rezistentei mari, nu se deterioreaza in timp si nu creaza raspunsuri negative ale tesuturilor.

Suturile din oteluri chirurgicale sunt recomandate pentru interventii chirurgicale care variaza de la cele ortopedice pana la cele de inchidere a sternului. Avand in vederea rigiditatea acestora trebuie avuta o grija mare in manipularea otelurilor chirurgicale pentru a se evita fragmentarea, care poate provoca daune atat chirurgului cat si pacientului.

Au fost folosite diferite tipuri de materiale in ultimile cateva secole precum aur, argint, bronz, cupru, nichel, tantal, otel inoxidabil si alte aliaje. Otelul inoxidabil austenitic este cel mai adecvat pentru suturi.

Page 21: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Bioelectrozi

Senzori de tip clorura de argint-argint pentru bioelectrozi in diagnosticare de tip EKG si

monitorizareElectrozi din platina

Platina este cel mai folosit material pentru electrozi dstorita faptului ca este inerta si rezistenta la coroziune. Iridiul poate fi folosit in locul platinei in aplicatiile care necesita proprietati mecanice superioare.

Electrozii intramusculari care necesita proprietati mecanice bune si o rezistenta la oboseala pot fi realizati din aliaje materiale sau aliaje nenobile precum otelul inoxidabil 316L .

Page 22: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Biosenzori & FiltrareBiosenzori & Filtrare

Page 23: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Implanturi cohleare

Page 24: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Sterilete

Steriletul Gold-T (Cu 375 + Au)e ste un dispozitiv contraceptiv intrauterin care ofera protectie pentru evitarea sarcinii nedorite. Fata de spiralele traditionale steriletul Gold-T, prin folosirea aurului, ofera si protectie electrochimica, fiind printre cele mai eficace mijloace anticonceptionale, cu factor de incredere mai bun de 99,5%. Datorita metalului nobil (aur) utilizat nu se farimiteaza si este rezistent la coroziune.

Steriletul Novaplus cu fir de argint,   ofera protectie electrochimica, fiind printre cele mai eficace mijloace anticonceptionale, cu factor de incredere ridicat.  Datorita metalului utilizat Ag, nu se farimiteaza si este rezistent la coroziune.

Steriletul  Copper T

Steriletul Gold-T

Steriletul Novaplus

Page 25: #Curs 9_aplicatii Biomateriale

Vă mulţumesc pentru atenţie !Vă mulţumesc pentru atenţie !