Orvostechnikai alapok Pammer Dávid

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

Tudományterület Angioplasztika Orvostechnikai anyagok Orvostechnikai eszközök Fogászati implantátumok Implantológia Sebészet Csontregeneráció Osszeointegráció Állatkísérlet Interdiszciplináris terület Anyagtudomány Anyagvizsgálat Méréstechnika Modellezés Tervezés/fejlesztés 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 2

Orvostechnikai anyagok Megfelelő szabványok: ASTM ISO FDA 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 3

Csontmodellező anyagok A Polimerek (PUR) B Csontgraftok (csontörlemény) C Állati csontok (sertés) D Celluláris anyagok (fa) E Élő csont (ember) Convex solids 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 4

Csontmodellező anyagok 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 5

Csontmodellező anyagok Csont Fa PUR Csontpótlók 3D nyomtatott struktúra 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 6

Téma aktualitása 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 7

Téma aktualitása Piac Márka Marketing Tudomány Implantátum külseje Alapanyag Klinikai sikeresség Geometriai sajátosságok Felület kialakítása Beültetési technika sajátosságai 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 8

Milyen a jó implantátum Stabilitás (%) 100 80 60 40 20 0 0 Σ stabilitás 2 6 12 20 30 75 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 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 9

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 www.nobelbiocare.com/en_us/products-solutions/tiunite/default.aspx Beültetés folyamata 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 10

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, 107-112 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 11

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 850-1250 HU D3 Porózus kortikális, finom trabekulák Anterior és posterior maxilla, posterior mandibula 350-850 HU D4 Finom trabekula szerkezet posterior maxilla 150-350 HU 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 12

Stabilitás vizsgálati módszerek CT felvétel (Computer Tomography) y x CBCT felvétel (Cone Beam CT) z 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 13 x

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 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 14

Implantátum kialakítások 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 15

Implantátum rendszerek gyárthatósága Marás Szubtraktív technológiák Eszterga További elemek: Zárócsavar Gyógyulási-csavar Szerszámkészlet Fúrószárak Nyomatékkulcs Behajtókulcs Stb. Fúrás Többtengelyes megmunkáló központok 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 16

Implantátum rendszerek gyárthatósága 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 17

Implantátum rendszer A BME GPK ATT és a Radix Kft. közös K+F projektje. 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 18

Implantátum rendszerek gyárthatósága DMLS WDM Objet SLS Additív technológiák FDM 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 19

Implantátum rendszerek gyárthatósága + 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 20

Implantátum kialakítások hatása a primer stabilitásra 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 21

Implantátum felületi kialakítások Gyártás Tisztítás Felületkezelés Homokkal szórás Kémiai maratás Tisztítás Anodizálás Sterilizálás 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 22

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 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 23

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 3 0-100 0-200 Ncm V 1 -V 9 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 24

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) 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 25

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 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 26

Csontintegráció 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 27

Szakosztályi élet Orvostechnika szakosztály Szakmai előadások Gyárlátogatások TDK lehetőségek Szakdolgozat Diplomaterv Kutatás-fejlesztés Projekt feladatok 2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 30

2017.03.28. Anyagtudomány - Orvostechnikai alapok 31