Il Titanio nelle applicazioni mediche
L’alta resistenza, basso peso, singolare resistenza alla corrosione possedute dal titanio e dalle leghe di titanio, sono alla base di un’ampia e diversificata gamma di applicazioni di successo che richiedono elevati livelli di prestazioni affidabili nella chirurgia e nella medicina, così come anche nell’industria aerospaziale, automobilistica, chimica, della generazione di corrente, estrattiva di gas e petrolio, sportiva e in altri maggiori campi applicativi.Oltre 1000 tonnellate di dispositivi in titanio di ogni sorta e funzione sono impiantati ogni anno in pazienti di tutto il mondo. La richiesta di sostituzione di giunture è in continuo aumento poiché l’aspettativa di vita media è cresciuta e le persone si fanno male praticando sport di contatto o semplicemente facendo jogging, o si feriscono gravemente nel traffico stradale o in altri incidenti. Leggero, resistente e completamente bio-compatibile, il titanio è uno dei pochi materiali che risponde alle richieste di sostituzione per impianto nel corpo umano.
Le leghe di titanio di grado medico hanno una resistenza significativamente maggiore al rapporto di peso dell’acciaio inossidabile. La gamma di leghe di titanio disponibili permette ai progettisti specializzati in forniture per la medicina di selezionare i materiali e le forme quasi settorialmente sulla base delle necessità dell’applicazione. L’ampia gamma di queste leghe va dal titanio altamente duttile e commercialmente puro usato dove è essenziale un’alta lavorabilità alle leghe completamente trattabili a caldo con una resistenza sopra i 1300MPa. Le leghe a memoria di forma basate sul titanio allargano ulteriormente la gamma di proprietà ed applicazioni utili. Forgiatura e fusione, lavorazione e montaggio sono le fasi di processo utilizzate per la costruzione dei prodotti medici. L’ingegneria di superficie spesso gioca un ruolo significativo in quanto estende le performance del titanio di molte volte oltre alle sue naturali proprietà.
Le performance del titanio nelle applicazioni mediche“Messo e dimenticato” è una richiesta essenziale per cui il dispositivo, nelle applicazioni critiche, una volta impiantato non può essere sottoposto a manutenzione o sostituito facilmente. Da questo punto di vista non c’è utilizzo più impegnativo degli impianti effettuati nel corpo umano. Qui, l’efficacia e l’affidabilità degli impianti, gli strumenti e i dispositivi medici e chirurgici sono fattori essenziali per salvare vite umane e, nel lungo termine, preservare da sofferenza e dolore. Gli impianti rappresentano un potenziale attacco alla struttura chimica, fisiologica e meccanica del corpo umano. Non c’è nulla di simile a un impianto metallico, nel tessuto vivo. La maggior parte dei metalli nei fluidi e nei tessuti corporei è immersa in complessi organici stabili. La corrosione degli impianti metallici da parte dei fluidi corporei, dà luogo al rilascio di ioni metallici non richiesti, con possibile interferenza con le funzioni vitali. La resistenza alla corrosione non è di per sé sufficiente per sopprimere la reazione del corpo a metalli tossici per le cellule o elementi allergenici come il nichel, e perfino livello minimo di corrosione, seppure si tratti di piccolissime concentrazioni, può scatenare reazioni di rigetto. Il titanio è completamente inerte e immune alla corrosione da parte dei fluidi corporei e dei tessuti, ed per questo è completamente bio-compatibile.
La scelta naturale del titanio per gli impianti è determinata da una serie di caratteristiche favorevoli che includono l’essere immune a corrosione, la bio-compatibilità, la resistenza, il basso modulo, la bassa densità e la capacità di congiungersi con il tessuto osseo e con altri tessuti (osteointegrazione). Le proprietà meccaniche e fisiche delle leghe di titanio si combinano a creare degli impianti che hanno un’alta tolleranza al danno. L’anatomia del corpo umano limita naturalmente la forma e i volumi possibili per gli impianti. Il basso modulo delle leghe di titanio se confrontate con l’acciaio, sono un fattore positivo nella riduzione del riassorbimento osseo. Due ulteriori parametri definiscono l’utilità della lega impiantabile, la sensibilità agli intagli, - il rapporto di resistenza alla trazione in condizioni di intaglio rispetto a quelle di non intaglio - e la resistenza alla propagazione di incrinature, o resistenza alla frattura. Il titanio dà ottimi risultati in entrambi i casi. I tipici rapporti NS/TS per il titanio e le sue leghe sono di 1.4 – 1.7 (1.1 è il coefficiente minimo per un materiale da impianto accettabile). La resistenza alla frattura, fra tutte le leghe ad elevata resistenza e impiantabili, è superiore ai 50Mpam-1/2 con lunghezze critiche di incrinatura ben oltre il minimo, per il rilevamento con metodi standard o test non-distruttivi.
Specifiche mediche del titanioForme e specifiche mediche sono riportate in dettaglio in una serie di specifiche nazionali ed internazionali, che includono gli esempi ASTM e BS7252/ISO 5832:
ASTM BS/ISO Indicazione della lega/leghe
F67 Part 2 Titanio non in lega - CP Grades 1 - 4 (ASTM F1341 specifica il filo metallico)
F136 Part 3 Ti-6Al-4V ELI lavorata plasticamente (ASTM F620 specifica forgiatura ELI)
F1472 Part 3 Ti-6Al-4V grado standard (SG) lavorata plasticamente (F1108 specifica la fusione SG)
F1295 Part 11 Ti-6Al-7Nb lavorata plasticamente
- Part 10 Ti-5Al-2.5Fe lavorata plasticamente
F1580 - CP andTi6Al-4V SG polveri per rivestimento di impianti
F1713 - Ti-13Nb-13Zr lavorata plasticamente
F1813 - Ti-12Mo-6Zr-2Fe lavorata plasticamente
Sostituzione di ossa e giuntureNel mondo circa un milione di pazienti all’anno vengono sottoposti alla sostituzione totale di anche artritiche e giunture delle ginocchia. Le protesi hanno varie forme e misure. Le giunture per le anche normalmente hanno un gambo femorale metallico e una testa che si colloca in un’enartrosi di polietilene a bassa frizione e ultraelevato peso molecolare, entrambe assicurate nella posizione da cemento osseo polimetilacrilato. Alcuni modelli, incluso le giunture non cementate, utilizzano superfici bio-attive irruvidite (compresa l’idrossiapatite) per stimolare l’osteointegrazione, limitare il riassorbimento e perciò aumentare la vita dell’impianto per i destinatari più giovani. La fissazione delle fratture sia interne che esposte dà al titanio ulteriori campi di applicazione come anche i dispositivi per la fusione spinale, perni, basi-ossee, viti, chiodi intramidollari e fissatori esterni.
Impianti dentaliL’uso di impianti in titanio ha permesso un cambiamento radicale nella pratica di odontoiatria conservativa in tutto il mondo. Una radice di titanio viene introdotta nell’osso mandibolare e gli viene lasciato il tempo per l’osteointegrazione. La sovrastruttura del dente viene poi costruita sopra l’impianto per permettere un’efficace restituzione.
Trattamenti maxillo- e cranio-facciali La chirurgia per riparare danni facciali utilizzando i tessuti del paziente non dà sempre i risultati desiderati. Possono rendersi necessari gli impianti di parti artificiali per restaurare l’abilità di parola o la capacità di mangiare, come pure per trattamenti di chirurgia estetica, per sostituire parti della faccia perse in seguito ad infortunio o a malattia. Gli impianti al titanio osteointegrato rispondono a tutte le necessità di bio-compatibilità e resistenza e hanno reso possibili progressi senza precedenti nella chirurgia, per il trattamento efficace di pazienti con importanti difetti e condizioni finora altamente problematiche.
Dispositivi cardiovascolariIl titanio è utilizzato con regolarità per le custodie dei pacemaker e i defibrillatori, come struttura portante nella sostituzione delle valvole cardiache, e per gli stent intravascolari.
Protesi esterneIl titanio è adatto per i fissatori e i dispositivi esterni sia temporanei che di lungo corso così come per protesi ortottiche e arti artificiali: entrambi utilizzano il titanio estensivamente per la sua leggerezza, resistenza e resistenza alla corrosione.
Strumenti chirurgiciUn’ampia gamma di strumenti chirurgici è fatta di titanio. La leggerezza del metallo è d’aiuto per ridurre l’affaticamento del chirurgo. Gli strumenti sono spesso anodizzati per dare una superficie non riflettente, caratteristica essenziale nelle operazioni di microchirurgia, per esempio nelle operazioni dell’occhio. Gli strumenti in titanio resistono a ripetute sterilizzazioni senza compromettere il filo o la qualità della superficie, la resistenza alla corrosione o la resistenza. Il titanio è un metallo amagnetico, e perciò non sussiste pericolo di danneggiamento dei piccoli e sensibili dispositivi elettronici impiantati.
Fonte:
http://www.stainless-steel-world.net/titanium/ShowPage_it.aspx?pageID=911
IMPIANTI DENTARILa riabilitazione protesica di pazienti che hanno perso alcuni o tutti gli elementi dentari rappresenta per il paziente e per il dentista uno degli eventi più impegnativi nell’ambito delle discipline odontoiatriche. Spesso la perdita di elementi dentari comporta un danno non solo da un punto di vista estetico (perdita del sorriso) o funzionale (insufficienza masticatoria) ma anche psicologico, con perdita della confidenza e difficoltà nella vita di relazione. Le tradizionali tecniche di riabilitazione protesica, sia fisse che mobili, richiedono la riduzione di elementi dentari sani o la applicazione di ingombranti manufatti che possono non rispondere alle aspettative del paziente. Ormai da oltre 30 anni in sostituzione di elementi dentari perduti sono disponibili impianti osteointegrati endo ossei.
Cosa sono? Gli impianti dentari sono delle viti in titanio che vengono posizionate all’interno delle ossa mascellari e che fungeranno da sostegno per la ricostruzione protesica. In pratica gli impianti sostituiscono le radici dei denti che sono state precedentemente estratte.
Come funzionano?Contrariamente a quanto spesso viene detto, gli impianti osteointegrati non sono soggetti a rigetto. Infatti il materiale da cui sono costituiti, il titanio, rappresenta un materiale assolutamente biocompatibile, che cioè viene riconosciuto dall’ospite come elemento naturale. Il principio biologico su cui si basa il successo degli impianti è la cosiddetta osteointegrazione. Questo fenomeno biologico, osservato e descritto per la prima volta dal professor P.I. Branemark nel 1965, rappresenta la capacità del titanio di guarire all’interno dell’osso, risultando in un intimo e perfetto contatto con quest’ultimo. Questa caratteristica rende gli impianti virtualmente immobili e capaci di sostituire denti perduti.
Come vengono inseriti e restaurati?Due fasi successive sono necessarie perché gli impianti possano essere utilizzati. Una prima fase chirurgica consiste nella inserzione degli impianti stessi. A questa fase segue il periodo di guarigione dove avviene la osteointegrazione vera e propria. Questa fase può variare da 3 a 6 mesi in condizioni normali. Al termine di questa fase è necessario un secondo intervento per scoprire gli impianti fino a quel momento sommersi e posizionare la vite di guarigione. Una volta guarita la gengiva intorno all’impianto, è possibile per il protesista prendere impronte e trattare gli impianti analogamente a radici dentarie. La fase protesica si conclude con la inserzione dei manufatti protesici indicati per quel tipo di paziente.
Che successo hanno e quanto possono durare?Studi longitudinali di oltre 20 anni, effettuati in Svezia e negli Stati Uniti, hanno dimostrato che gli impianti possono essere considerati una terapia di grande successo avendo una sopravvivenza compresa tra l’85 ed il 93%. Questo dato è ancora più significativo se viene paragonato a qualsiasi altra terapia odontoiatrica che mediamente non riesce a raggiungere una tale affidabilità.
Sfortunatamente però, anche se in numero limitato, esistono i fallimenti degli impianti. Il fallimento avviene in una piccola percentuale di casi che varia a seconda della sede anatomica e del paziente. Le cause che portano al fallimento degli impianti sono diverse e possono essere sintetizzate in due grandi categorie: fallimenti chirurgici o precoci e fallimenti tardivi. Le cause dei fallimenti chirurgici possono essere un eccessivo trauma chirurgico, una infezione precoce del sito implantare, la presenza di condizioni anatomiche sfavorevoli (scarsa qualità e quantità di osso) e alcune abitudini del paziente come il fumo di sigaretta, il consumo di alcool o di droghe. I fallimenti tardivi possono essere causati da sovraccarico occlusale, sviluppo di infezioni croniche simili alla parodontopatia e dette peri-implantiti, inadeguato mantenimento igienico da parte del paziente e condizioni anatomiche sfavorevoli come scarsa qualità delle ossa alveolari.
Cosa succede se fallisce un impianto?Spesso un impianto che fallisce precocemente può essere rimpiazzato con un altro impianto di dimensioni maggiori. Se l’impianto fallisce tardivamente invece, il tipo di protesi che esso sorregge detterà le condizioni di trattamento. E’ possibile, infatti, che nonostante il fallimento di alcuni impianti il manufatto protesico sia stabile e perfettamente funzionante.
Chi può usufruire degli impianti?Non tutti i pazienti possono essere candidati agli impianti. Fortunatamente le moderne tecniche chirurgiche di rigenerazione ossea hanno drasticamente ridotto il numero di coloro che non possono ricevere impianti osteointegrati. Fattori che rappresentano controindicazioni a questo trattamento sono malattie sistemiche come il diabete scompensato, malattie cardiovascolari importanti, malattie del sangue e della coagulazione, osteoporosi grave, fumo di sigaretta in forte quantità. Particolarmente il fumo di sigaretta da solo è in grado di raddoppiare il numero dei fallimenti. Inoltre pazienti con una scarsa predisposizione alla igiene orale domiciliare o poco motivati non possono essere considerati buoni candidati a questa forma di riabilitazione.
Come sapere di essere o meno un candidato per gli impianti?Per sapere se si hanno i requisiti per poter ricevere impianti è necessario consultare un parodontologo o un odontoiatra che si occupa di implantologia. Spesso un esame clinico tradizionale e la esecuzione di una radiografia panoramica delle arcate dentarie non sono sufficienti per stabilire la possibilità o meno di intervenire con impianti. In questi casi esami più sofisticati, come la TAC, possono fornire informazioni sullo stato delle ossa mascellari. In generale pazienti totalmente edentuli o che abbiano perso uno o più elementi dentari e che siano in buone condizioni fisiche generali possono candidarsi ad una riabilitazione protesica con impianti osteointegrati.
Fonte: dentalcenterweb
