Como Materiais Médicos Transformaram a Cirurgia Ortopédica

Materiais usados na indústria médica, especificamente cirurgia ortopédica, evoluíram muito. À medida que novos materiais são introduzidos na indústria, inovações em ferramentas de corte são feitas. Quarenta anos atrás, tecnologia limitada significava que um cirurgião consertando uma tíbia fraturada alinharia as peças e colocaria a perna em um gesso, que então requereria meses para curar. Com os materiais modernos de hoje, como titânio e avanços em tecnologia, esta mesma fratura curaria em questão de semanas.

Outra área onde grandes avanços foram feitos é o campo de cirurgia de substituição de articulações. No passado, devido à expectativa de vida de articulações artificiais, estes procedimentos eram tipicamente reservados para idosos. Uma substituição de quadril durava de 8 a 10 anos. Com os materiais modernos de hoje, uma substituição de quadril tem expectativa de vida de aproximadamente 30 anos. Isso torna viável substituir o quadril de um paciente de 50 anos, que deve durar até o paciente estar na casa dos oitenta.

Com numerosos implantes ortopédicos no mercado, era importante para este paciente particular selecionar a combinação que proporcionaria longevidade com a menor chance de rejeição. Titânio é o material ideal para o pino que é inserido no fêmur. É leve e muito forte, mas carece de resistência à abrasão. Por causa disso, a esfera femoral que entra no acetábulo é feita de cerâmica. Cerâmica é extremamente dura e fornece resistência à abrasão superior. É quase impossível de usinar uma vez que está em estado sinterizado. O acetábulo ou cavidade do quadril deve permitir amplitude normal de movimento com a esfera femoral para a articulação do quadril funcionar corretamente. Isso fornece um desafio interessante porque o material no interior do acetábulo deve causar atrito mínimo com a esfera femoral, enquanto ao mesmo tempo sendo capaz de durar tanto quanto o resto da prótese de quadril.

A solução para isso é um acetábulo de cobalto-cromo contendo um revestimento de polietileno de alta densidade (HDPE). Cobalto-cromo é um dos metais mais difíceis de usinar com uma classificação de usinabilidade de 15% de B-1112 (aço de corte livre 160 Brinell). HDPE usina melhor com ferramentas que são muito afiadas com alto ângulo de ataque positivo. Titânio é difícil de usinar por causa de sua condutividade térmica pobre. Estes são quatro materiais muito diferentes cada um requerendo um método de fabricação único. Técnicas modernas de fabricação e ferramentas de alta tecnologia tornaram possível produzir uma articulação artificial que durará 30 anos. "Técnicas modernas de fabricação e ferramentas de alta tecnologia tornaram possível produzir uma articulação artificial que durará 30 anos."

Técnicas de substituição de articulações continuam a evoluir. O mesmo paciente também teve uma substituição parcial de joelho, que usou dois dos mesmos materiais que eles tinham no quadril, e significava que rejeição não deveria ser um problema. Uma "tampa" de cobalto-cromo é instalada na extremidade da tíbia e na extremidade do fêmur. Um inserto de HDPE é instalado entre as duas "tampas" de metal. Isso é muito menos invasivo que uma substituição total de joelho e também permite opções futuras para substituir o inserto plástico.

Materiais usados na fabricação médica de hoje cobrem toda a gama. Eles incluem tudo, desde instrumentos de aço inoxidável usados em cirurgia a PEEK reforçado com fibra de carbono usado para fazer braços de direcionamento para localizar adequadamente implantes de quadril. Cada um destes materiais fornece desafios de fabricação únicos, mas pessoas que são capazes de viver sem dor são extremamente gratas que estes desafios são abordados e superados com tecnologia avançada de ferramentas de corte.

Publicado anteriormente no Cutting News 2015 Medical Edition da OSG Tool.