L'évolution des matériaux médicaux

Les matériaux utilisés dans l'industrie médicale, en particulier la chirurgie orthopédique, ont parcouru un long chemin. Au fur et à mesure que les nouveaux matériaux sont introduits dans l'industrie, des innovations en matière d'outils de coupe sont réalisées. Il y a quarante ans, la technologie limitée signifiait qu'un chirurgien réparant un tibia brisé alignait les pièces et plaçait la jambe dans un plâtre, ce qui nécessitait ensuite des mois pour guérir. Avec les matériaux modernes d'aujourd'hui tels que le titane et les progrès de la technologie, cette même fracture guérirait en quelques semaines.

Un autre domaine où de grands progrès ont été réalisés est le domaine de la chirurgie de remplacement articulaire. Dans le passé, en raison de l'espérance de vie des articulations artificielles, ces procédures étaient généralement réservées aux personnes âgées. Une arthroplastie de la hanche durait de 8 à 10 ans. Avec les matériaux modernes d'aujourd'hui, une prothèse de hanche a une espérance de vie d'environ 30 ans. Cela rend viable le remplacement de la hanche d'un patient de 50 ans, qui devrait durer jusqu'à ce que le patient ait plus de 80 ans.

Avec de nombreux implants orthopédiques sur le marché, il était important pour ce patient particulier de sélectionner la combinaison qui offrirait une longévité avec le moins de risques de rejet. Le titane est le matériau idéal pour le tenon inséré dans le fémur. Il est léger et très solide, mais il manque de résistance à l'abrasion. Pour cette raison, la boule fémorale qui entre dans la cavité de la hanche est en céramique. La céramique est extrêmement dure et offre une résistance supérieure à l'abrasion. Il est presque impossible de l'usiner une fois qu'il est dans un état fritté. La douille acétabulaire ou la douille de hanche doivent permettre une amplitude de mouvement normale avec la boule fémorale pour que l'articulation de la hanche fonctionne correctement. Cela représente un défi intéressant car le matériau à l'intérieur de l'emboîture de la hanche doit provoquer un frottement minimal avec la boule fémorale, tout en pouvant durer aussi longtemps que le reste de la prothèse de hanche.

La solution pour cela est une cupule acétabulaire en chrome-cobalt contenant un revêtement en polyéthylène haute densité (HDPE). Le chrome-cobalt est l'un des métaux les plus difficiles à usiner avec un indice d'usinabilité de 15 % de B-1112 (acier de coupe libre 160 Brinell). Les machines en PEHD fonctionnent mieux avec des outils très tranchants avec un râteau positif élevé. Le titane est difficile à usiner en raison de sa faible conductivité thermique. Il s'agit de quatre matériaux très différents nécessitant chacun une méthode de fabrication unique. Les techniques de fabrication modernes et l'outillage de haute technologie ont permis de produire une articulation artificielle qui durera 30 ans. "Les techniques de fabrication modernes et les outils de haute technologie ont permis de produire un joint artificiel qui durera 30 ans."

Les techniques de remplacement articulaire continuent d'évoluer. Le même patient a également subi une arthroplastie partielle du genou, qui utilisait deux des mêmes matériaux qu'ils avaient dans la hanche, et signifiait que le rejet ne devrait pas être un problème. Un "capuchon" en chrome-cobalt est installé à l'extrémité du tibia et à l'extrémité du fémur. Un insert en PEHD est installé entre les deux "capuchons" métalliques. Ceci est beaucoup moins invasif qu'un remplacement total du genou et permet également des options futures pour remplacer l'insert en plastique.

Les matériaux utilisés dans la fabrication médicale d'aujourd'hui couvrent toute la gamme. Ils comprennent tout, des instruments en acier inoxydable utilisés en chirurgie au PEEK renforcé de fibre de carbone utilisé pour fabriquer des bras de ciblage afin de localiser correctement les implants de hanche. Chacun de ces matériaux présente des défis de fabrication uniques, mais les personnes capables de vivre sans douleur sont extrêmement reconnaissantes que ces défis soient relevés et surmontés grâce à la technologie avancée des outils de coupe.

Précédemment présenté dans Cutting News 2015 Medical Edition d'OSG Tool.