Comment les matériaux médicaux ont transformé la chirurgie orthopédique

Les matériaux utilisés dans l'industrie médicale, spécifiquement la chirurgie orthopédique, ont fait un long chemin. À mesure que de nouveaux matériaux sont introduits dans l'industrie, des innovations d'outils de coupe sont faites. Il y a quarante ans, une technologie limitée signifiait qu'un chirurgien fixant un tibia brisé alignerait les morceaux et mettrait 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 avancées technologiques, cette même fracture guérirait en quelques semaines.

Un autre domaine où de grands progrès ont été faits 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. Un remplacement de hanche durait 8 à 10 ans. Avec les matériaux modernes d'aujourd'hui, un remplacement de hanche a une espérance de vie d'environ 30 ans. Cela le rend viable pour remplacer la hanche d'un patient de 50 ans, ce qui devrait durer jusqu'à ce que le patient soit dans ses quatre-vingts.

Avec de nombreux implants orthopédiques sur le marché, il était important pour ce patient particulier de sélectionner la combinaison qui fournirait la longévité avec le moins de chance de rejet. Le titane est le matériau idéal pour le poteau qui est inséré dans le fémur. Il est léger et très fort, mais il manque de résistance à l'abrasion. À cause de cela, la bille fémorale qui va dans l'acétabulum est faite de céramique. La céramique est extrêmement dure et fournit une résistance à l'abrasion supérieure. Elle est presque impossible à usiner une fois qu'elle est dans un état fritté. L'acétabulum ou la cavité de la hanche doit permettre une amplitude de mouvement normale avec la bille fémorale pour que l'articulation de la hanche fonctionne correctement. Cela fournit un défi intéressant parce que le matériel à l'intérieur de la cavité de la hanche doit causer un frottement minimal avec la bille fémorale, tout en étant capable de durer aussi longtemps que le reste de la prothèse de hanche.

La solution pour ceci est une coupe acétabulaire faite de cobalt-chrome contenant un revêtement en polyéthylène haute densité (HDPE). Le cobalt-chrome est l'un des métaux les plus difficiles à usiner avec un indice d'usinabilité de 15 % du B-1112 (acier à coupe libre 160 Brinell). L'HDPE s'usine le mieux avec des outils qui sont très affûtés avec un angle de dépouille positif élevé. Le titane est difficile à usiner en raison de sa conductivité thermique pauvre. Ce sont quatre matériaux très différents chacun nécessitant une méthode de fabrication unique. Les techniques de fabrication modernes et l'outillage haute technologie ont rendu possible la production d'une articulation artificielle qui durera 30 ans. « Les techniques de fabrication modernes et l'outillage haute technologie ont rendu possible la production d'une articulation artificielle qui durera 30 ans. »

Les techniques de remplacement articulaire continuent d'évoluer. Le même patient a aussi eu un remplacement partiel de genou, qui utilisait deux des mêmes matériaux qu'ils avaient dans leur hanche, et signifiait que le rejet ne devrait pas être un problème. Un « capuchon » en cobalt-chrome est installé à l'extrémité du tibia et à l'extrémité du fémur. Un insert HDPE est installé entre les deux « capuchons » métalliques. C'est beaucoup moins invasif qu'un remplacement total de genou et permet aussi des options futures pour remplacer l'insert en plastique.

Les matériaux utilisés dans la fabrication médicale d'aujourd'hui couvrent toute la gamme. Ils incluent tout, des instruments en acier inoxydable utilisés en chirurgie au PEEK renforcé de fibre de carbone utilisé pour faire des bras de ciblage pour localiser correctement les implants de hanche. Chacun de ces matériaux fournit des défis de fabrication uniques, mais les gens qui sont capables de vivre sans douleur sont extrêmement reconnaissants que ces défis soient relevés et surmontés avec la technologie d'outils de coupe avancée.

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