Orvostechnikai alapok Pammer Dávid

Átírás

1 Anyagtudomány és Technológia Tanszék Anyagtudomány (BMEGEMTMK02) Orvostechnikai alapok Pammer Dávid tanársegéd BME Gépészmérnöki Kar

2 Tudományterület Angioplasztika Orvostechnikai anyagok Orvostechnikai eszközök Fogászati implantátumok Implantológia Sebészet Csontregeneráció Osszeointegráció Állatkísérlet Interdiszciplináris terület Anyagtudomány Anyagvizsgálat Méréstechnika Modellezés Tervezés/fejlesztés Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 2

3 Orvostechnikai anyagok Megfelelő szabványok: ASTM ISO FDA Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 3

4 Csontmodellező anyagok A Polimerek (PUR) B Csontgraftok (csontörlemény) C Állati csontok (sertés) D Celluláris anyagok (fa) E Élő csont (ember) Convex solids Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 4

5 Csontmodellező anyagok Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 5

6 Csontmodellező anyagok Csont Fa PUR Csontpótlók 3D nyomtatott struktúra Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 6

7 Téma aktualitása Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 7

8 Téma aktualitása Piac Márka Marketing Tudomány Implantátum külseje Alapanyag Klinikai sikeresség Geometriai sajátosságok Felület kialakítása Beültetési technika sajátosságai Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 8

9 Milyen a jó implantátum Stabilitás (%) Σ stabilitás Szekunder stabilitás Primer stabilitás Idő (hét) = Primer stabilitás + Szekunder stabilitás Sikeres implantátum Műtéti technika Az egyén csontsűrűsége Az egyén csontstruktúrája Implantátum kialakítása Implantátum felülete Implantátum terhelhetősége Implantátum alapanyaga Az egyén csontregenerációs képessége Az egyén egészségi állapot Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 9

10 Milyen a jó implantátum Az ideális fogászati implantátummal szemben támasztott követelmények: Bikompatibilitás Alapanyag Hosszú élettartam Kiváló primer és szekunder stabilitás Aktív felület Antibakteriális hatás Csontintegráció serkentés Azonnal terhelhető implantátumok Beültetés Azonnal NEM terhelhető implantátumok Csontállomány szerkezete Implantátum geometriája Csontsejtek regeneratív képessége Implantátum felülete Beültetés folyamata Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 10

11 Primer stabilitás Implantátum környezetében létrejövő feszültség és alakváltozási állapot terheletlen állapotban Primer stabilitást befolyásoló tényezők Implantátum Geometriai Elméletileg garantált, maximális primer stabilitás, ha: mégis Felület Csont Furat kialakítás Csont sűrűség Csont struktúra gyártói-fúrási és -beültetési protokoll követve van, a különböző geometriák eltérő primer stabilitás értéket adnak. Frisardi et al. Head & Face Medicine 2012, 8:18 A. Rahimi et al. Journal of Physiology and Pharmacology 2009, 60, Suppl 8, Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 11

12 Stabilitás vizsgálati módszerek Csont sűrűség Megnevezés Típikus anatómiai helyek CT értékek (Hounsfield) D1 Sűrű kortikális Anterior mandibula >1250 HU D2 Porózus kortikális, durva trabekulák Anterior és posterior mandibula, anterior maxilla HU D3 Porózus kortikális, finom trabekulák Anterior és posterior maxilla, posterior mandibula HU D4 Finom trabekula szerkezet posterior maxilla HU Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 12

13 Stabilitás vizsgálati módszerek CT felvétel (Computer Tomography) y x CBCT felvétel (Cone Beam CT) z Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 13 x

14 Stabilitás vizsgálati módszerek Empiria (orvos kezének szenzomotoros érzete) Mechanikus rezgetés Mágneses rezonancia frekvencia analízis ASTM szabvány (ASTM F 543 ajánlás) Képanalízis Kopogtatás Kontaktfelület vizsgálat Becsavarási nyomaték Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 14

15 Implantátum kialakítások Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 15

16 Implantátum rendszerek gyárthatósága Marás Szubtraktív technológiák Eszterga További elemek: Zárócsavar Gyógyulási-csavar Szerszámkészlet Fúrószárak Nyomatékkulcs Behajtókulcs Stb. Fúrás Többtengelyes megmunkáló központok Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 16

17 Implantátum rendszerek gyárthatósága Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 17

18 Implantátum rendszer A BME GPK ATT és a Radix Kft. közös K+F projektje Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 18

19 Implantátum rendszerek gyárthatósága DMLS WDM Objet SLS Additív technológiák FDM Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 19

20 Implantátum rendszerek gyárthatósága Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 20

21 Implantátum kialakítások hatása a primer stabilitásra Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 21

22 Implantátum felületi kialakítások Gyártás Tisztítás Felületkezelés Homokkal szórás Kémiai maratás Tisztítás Anodizálás Sterilizálás Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 22

23 Implantátum felület optimalizálás T 1 =(a b)/2 T 2 =d h A 1 =(a + b) (D s π) 2 + h 2 A 2=N d π d 4 + h + π D H d2 4 N Beültetés előtt Beültetés után Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 23

24 Implantátum kialakítások hatása a primer stabilitásra Csavar geometria Csont sűrűség Furat sajátosságok Stabilitás (ISQ) Becsavarási nyomaték Deformációs térfogat I; II; III D1; D3; D5 d 1 ; d 2 ; d Ncm V 1 -V Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 24

25 Orvostechnikai eszközök gyártástechnológiái Egyszerűbb szubtraktív módszerek 3D nyomtatás, polimer alapanyaggal (biokompatibilis) Bioprinting Jelen Múlt Megmunkáló központok (többtengelyes) Jövő 3D nyomtatás, nagy szilárdságú biokompatibilis polimer alapanyagokkal 3D nyomtatás, fém alapanyaggal (biokompatibilis) Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 25

26 Csontintegráció Implantátum felülete és a csontszövet között létrejövő kémiai és fizikai kapcsolatot nevezzük összefoglaló néven, Osszeointegrációnak Biokompatibilis anyagból készült implantátum Az implantátum felületének megfelelő makroszkópikus és mikroszkopikus kialakítása Csontminőség Sebészeti technika Zavartalan gyógyulási fázis Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 26

27 Csontintegráció Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 27

28 Csontintegráció Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 28

29 Csontintegráció Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 29

30 Szakosztályi élet Orvostechnika szakosztály Szakmai előadások Gyárlátogatások TDK lehetőségek Szakdolgozat Diplomaterv Kutatás-fejlesztés Projekt feladatok Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 30

31 Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 31