Biomateriais II. Aplicações ortopédicas 1 - Próteses de anca, joelho e ombro 2 Dispositivos de fixação 3 - tendões, cartilagens e ligamentos

Transcrição

1 Biomateriais II Aplicações ortopédicas 1 - Próteses de anca, joelho e ombro 2 Dispositivos de fixação 3 - tendões, cartilagens e ligamentos Fátima Vaz

2 Próteses: substituição de articulações (anca, joelho, ombro) com próteses artificiais osteoartrites - resultam da degradação da cartilagem atrito entre as superfícies ósseas dor, inchamento e perda de mobilidade

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4 ANCA Fractura do colo do fémur: doentes idosos ou resultado de osteoporose Osteoartrite: cartilagem deteora-se Artrite reumatóide - inflamação dos tecidos conjuntivos (como as membranas sinoviais) e podem levar à destruição da cartilagem

5 Colocação de prótese de anca

6 1ª prótese Sir John Charnley - cirurgião sucesso prótese: doente forma da prótese materiais usados

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8 Materiais: haste aço inox titânio e ligas de titânio ligas CoCrMo cabeça do fémur encaixe aço inox, titânio e ligas de titânio, ligas CoCrMo alumina e zircónia polietileno de ultra alta massa molecular, aço inox, titânio e ligas de titânio, ligas CoCrMo, alumina e zircónia cimentação PMMA revestimentos: HA

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10 Propriedades: resistência à fadiga rigidez: módulo de Young resistência mecânica resistência à corrosão resistência ao desgaste elevada e coeficiente de atrito baixo não tóxico

11 Aço inox: mais barato, fácil de maquinar, mas módulo de Young mais baixo, presença de Ni Ligas CoCrMo: menor coef. de atrito e menor taxa de desgaste, não tem Ni, mais caro e mais díficil de maquinar Ti e ligas Ti: módulo de Young mais elevado, maior resistência ao desgaste e à corrosão, mais caro Cabeça do fémur: forma esférica ligado à haste em metal ou cerâmico -metal: aços inox ou ligas de CoCrMo -cerâmicos: alumina e zircónia muito usados devido à baixa taxa de desgaste e elevada dureza

12 Encaixe: contacto com a cabeça da prótese elevada resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito metal, polietileno de ultra alta massa molecular, cerâmico Pares tribológicos de próteses de anca: metal-polietileno de ultra alta massa molecular -mais usado cerâmico- polietileno de ultra alta massa molecular -em expansão cerâmico-cerâmico -ainda raro metal-metal -raro Pares tribológicos de próteses de joelho: metal-polietileno de ultra alta massa molecular

13 Polietileno de ultra alta massa molecular -peso molecular superior a 2*10 6 -cadeias lineares e estrutura semi-cristalina boa resistência ao desgaste resistência ao impacto biocompatível baixo coeficiente de atrito degradação por oxidação devido a esterilização pode haver delaminação Desgaste de articulações - problema grave -prótese deixa de funcionar em condições -partículas de desgaste - reacções inflamatórias

14 Revestimentos de HA melhora a adesão osso/implante Tratamentos de superfície (microesferas, plasma de titânio) aumenta a porosidade e a rugosidade Espumas metálicas (Ex:encaixe acetabular com revestimento de tântalo)

15 Metais: boa resistência à corrosão e à fadiga não tóxicos não cancerigenos módulo Young resist. à compressão resist. à tracção E (GPa) (GPa) (GPa) Osso (baixa vel.) Osso (alta vel.) aço inox 316L Co-Cr Ti (0% poros) Ti (40%poros) Ti-6Al-4V (0% poros) (40% poros)

16 Polímeros: boa resistência à fluência, baixa taxa de desgaste e coeficiente de atrito baixo usados para fixação entre o implante e o osso como revestimento poroso (polisulfonas) nos implantes metálicos pra permitir crescimento nos poros Polietileno baixa densidade alta densidade ultra alta peso molecular (g/mol) densidade (g/ml) resist à tracção (MPa) alongamento (%) módulo Young (MPa)

17 Cerâmicos e vitro-cerâmicos: resist à oxidação, resist mecânica, baixo coef de atrito e desgaste materiais com densidade muito elevada e sem poros Alumina com tamanho de grão pequeno; Ex: 4µm vitrocerâmicos-biovidros; 40-50% SiO 2 ; 5-31% Na 2 O; 12-35% CaO; 0-15%P 2 O 5 usados na ligação química entre osso e implante em substituição do PMMA

18 Próteses articuladas joelho Vários tipos de próteses

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20 Ombro

21 Tendões e ligamentos Tendões = Banda de tecido conjuntivo que liga os músculos aos ossos fibras de colagénio contínuas arranjadas de modo compacto + elastina Ligamentos = unem um osso a outro osso pequena banda de fibras longas de colagénio - comportamento elástico

22 Ligamento

23 Joelho

24 Ligamentos do joelho Lesões no ACL cirurgia de reconstrução de ligamento = artroscopia Biomateriais sintécticos como próteses de ligamentos ou auto-enxerto

25 Artroscopia

26 Ligamentos artificiais PET PTFE Ligamento Gore-Tex