Anyagtudomány és Technológia Tanszék
Orvostechnikai anyagok II. Pammer Dávid tanársegéd
2016. tavasz
BME Gépészmérnöki Kar
20/2
Tudományterület
Angioplasztika
Orvostechnikai eszközök
Orvostechnikai anyagok
Fogászati implantátumok
─ Implantológia
─ Anyagtudomány
─ Sebészet
─ Anyagvizsgálat
─ Csontregeneráció
─ Méréstechnika
─ Osszeointegráció ─ Állatkísérlet
Interdiszciplináris terület
─ Modellezés ─ Tervezés/fejlesztés
20/3
Orvostechnikai anyagok Megfelelő ASTM szabványok
20/4
Csontmodellező anyagok A – Polimerek (PUR) B – Csontgraftok (csontörlemény)
C – Állati csontok (sertés) D – Celluláris anyagok (fa) E – Élő csont (ember)
20/5
Csontmodellező anyagok
20/6
Csontmodellező anyagok Csont
Fa
Fa
Borda
PUR
Szilikon
20/7
Téma aktualitása
According to 2012 FX Rates. Straumann estimates based on MRG , iData and Industry Sources
20/8
Téma aktualitása Piac
Márka
Marketing Tudomány
Implantátum „külseje”
Alapanyag
Geometriai sajátosságok
Felület kialakítása
Beültetési technika sajátosságai
Klinikai sikeresség
20/9
Milyen a jó implantátum? Stabilitás (%)
100
Az egyén csontsűrűsége
Σ stabilitás
80
Szekunder stabilitás
60 40
Primer stabilitás
Primer stabilitás
20 0 0
2
6
12
20
30 75
Műtéti technika
Az egyén csontstruktúrája Implantátum kialakítása
Idő (hét)
Szekunder stabilitás
Implantátum felülete Implantátum terhelhetősége
Implantátum sikeressége Az egyén egészségi állapota
Az egyén csontregenerációs képessége
Implantátum alapanyaga
20/10
Milyen a jó implantátum? Az ideális fogászati implantátummal szemben támasztott követelmények: • • • •
Biokompatibilitás Hosszú élettartam Kiváló primer és szekunder stabilitás Antibakteriális hatás
Beültetés Azonnal terhelhető implantátumok Implantátum geometriája
Csontállomány szerkezete
Beültetés folyamata
Azonnal NEM terhelhető implantátumok Implantátum felülete
Csontsejtek regeneratív képessége
20/11
Mi a primer stabilitás? Primer stabilitást befolyásoló tényezők Implantátum
Csont
Geometriai
Furat kialakítás
Felület
Csont sűrűség Csont struktúra
Frisardi et al. Head & Face Medicine 2012, 8:18
Elméletileg garantált maximális primer stabilitás, ha: Gyártói fúrási és beültetési protokoll mégis… A. Rahimi et al. Journal of Physiology and Pharmacology 2009, 60, Suppl 8, 107-112
Implantátum környezetében létrejövő feszültség és alakváltozási állapot terheletlen állapotban
…a különböző geometriák eltérő primer stabilitás értéket adnak.
20/12
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
850-1250 HU
D3
Porózus kortikális, finom Anterior és posterior maxilla, trabekulák posterior mandibula
D4
Mohammad Hosein Kalantar Motamedi. A Textbook of Advanced Oral and Maxillofacial Surgery. Published: 2013 June 26. ISBN 978-953-51-1146-7. In: Hany A. Emam, Mark R. Stevens. Chapter 23: Concepts in Bone Reconstruction for Implant Rehabilitation. DOI: 10.5772/53401
Finom trabekula szerkezet
posterior maxilla
350-850 HU 150-350 HU
20/13
Stabilitás vizsgálati módszerek Empiria (orvos kezének szenzomotoros érzete)
Mechanikus rezgetés
CT felvétel (Computer Tomography) Mágneses rezonancia frekvencia analízis y
ASTM szabvány (ASTM F 543 ajánlás)
x Képanalízis
CBCT felvétel (Cone Beam CT) Becsavarási nyomaték
Kopogtatás Kontaktfelület vizsgálat
z x
20/14
Stabilitás vizsgálati módszerek Empiria (orvos kezének szenzomotoros érzete)
Mechanikus rezgetés
ASTM szabvány (ASTM F 543 ajánlás)
Mágneses rezonancia frekvencia analízis
Képanalízis
Becsavarási nyomaték
Kopogtatás Kontaktfelület vizsgálat
20/15
Implantátum kialakítások (fogászat)
20/16
Implantátum kialakítások A geometria hatása a primer stabilitásra
20/17
Implantátum felületek Gyártás Tisztítás Felületkezelés
Tisztítás
Sterilizálás
Homokkal szórás Kémiai maratás
Anodizálás
20/18
Felület optimalizálás T1=(a•b)/2 A1=(𝑎 + 𝑏) ∙ (𝐷𝑠 ∙ 𝜋)2 + ℎ2
Beültetés előtt
T2=d•h A2=N ∙ 𝑑 ∙ 𝜋
𝑑 4
+ℎ
+π∙ 𝐷∙𝐻−
𝑑2 4
∙𝑁
Beültetés után
20/19
Implantátum kialaktások A geometria hatása a csontállományra
Csavar geometria
I; II; III
Csont sűrűség
D1; D3; D5
Furat sajátosságok
d1; d2; d3
Stabilitás (ISQ)
0-100
Becsavarási nyomaték
0-200 Ncm
Deformációs térfogat
V1-V9
20/20
Implantátumok gyártásvonala „Egyszerűbb” szubtraktív módszerek
3D nyomtatás, polimer alapanyaggal (biokompatibilis)
„Bioprinting”
Jelen Múlt
Jövő Megmunkáló központok (többtengelyes) 3D nyomtatás, fém alapanyaggal (biokompatibilis)
3D nyomtatás, nagy szilárdságú biokompatibilis polimer alapanyagokkal
