Cadera y implantes de rodilla han hecho maravillas para mejorar la movilidad y la calidad de vida de las personas, pero son un poco molestos en los detectores de metales de los aeropuertos. El metal es mucho más denso que el hueso, por lo que los rayos X no lo atraviesan fácilmente, lo que puede provocar líneas y las inevitables búsquedas.
Los implantes médicos de fibra de carbono pueden cambiar eso. Si bien se continúa trabajando en reemplazos de fibra de carbono para las articulaciones de la cadera y la rodilla, este material ya está teniendo un gran impacto en muchas aplicaciones médicas. Comprender este apasionante campo comienza con la comprensión del valor médico de la fibra de carbono antes de profundizar en los implantes y otras aplicaciones.
Articulación de la rodilla
Más ligeras y resistentes que el acero, las fibras de carbono han sido útiles en aplicaciones aeroespaciales, de deportes de motor y automotrices durante décadas. Comenzando con cintas o láminas, las fibras de carbono se pueden moldear en estructuras complejas que son más rígidas, más fuertes, más livianas y más resistentes a la fatiga que cualquier equivalente metálico o incluso el titanio. Esto permite ahorrar peso y al mismo tiempo crear estructuras y componentes más fuertes.
Además de estas propiedades, la fibra de carbono tiene otras tres propiedades que resultan de interés para los profesionales médicos. Es
Radiopaco: a través de él pasan rayos X de la intensidad utilizada para imágenes médicas.
Biocompatibilidad: el cuerpo acepta implantes de fibra de carbono y hay evidencia de que favorecen la osteointegración mejor que sus equivalentes metálicos
Densidad y elasticidad similar al hueso.
Articulación de cadera de cuatro barras
La resistencia y la permeabilidad a los rayos hacen de las fibras de carbono el material elegido para muchas aplicaciones de imágenes. Por ejemplo, las máquinas de tomografía computarizada y resonancia magnética se basan en una visión de 360 grados.° escaneo del cuerpo del paciente. Si el paciente está acostado sobre una mesa de metal, puede bloquear gran parte de las imágenes. Para evitar esto, los pacientes se acuestan sobre una mesa médica de fibra de carbono en voladizo que se desliza hacia el área de imágenes. Estas mesas pueden soportar más de 200 libras sin desviarse y sin restringir la visión del radiólogo.
Otra aplicación de dispositivos médicos para la fibra de carbono son las herramientas eléctricas. Estos requieren sellos que no tengan fugas en ninguna dirección y que puedan soportar protocolos clínicos de limpieza y esterilización. A diferencia de los sellos elastoméricos, los sellos hechos de PTFE relleno de fibra de carbono tienen la resistencia química y a la temperatura necesarias para soportar estos procesos.
Articulación de rodilla neumática de cuatro barras
Los amputados necesitan prótesis ligeras, resistentes y duraderas, lo que hace que la fibra de carbono sea un material ideal. Muchos fabricantes producen nidos y extremidades protésicas a partir de fibra de carbono. Las técnicas de fabricación desarrolladas originalmente para la industria aeroespacial y los deportes de motor se utilizan con mayor frecuencia para crear prótesis. Estos requieren el uso de cinta preimpregnada y moldeo por compresión o autoclave para darles la forma.
Una aplicación interesante y controvertida de la fibra de carbono para prótesis tiene que ver con el pie. Los atletas han descubierto que la fibra de carbono proporciona un mayor almacenamiento de energía y una respuesta dinámica que la que puede proporcionar el pie humano. Esto significa que pies protésicos de fibra de carbono Ofrecer una ventaja a los atletas con discapacidad. Las fibras de carbono también pueden mejorar el rendimiento cuando se incorporan al calzado deportivo.
Una extensa investigación, como la que se detalla en "Biocompatibilidad de la fibra de carbono para implantes", ha confirmado que la fibra de carbono no sólo es segura para los implantes médicos, sino que también ofrece varias ventajas sobre otros materiales para implantes. Entre ellas se incluyen una transferencia de carga superior que, según la ley de Wolff, ayuda a fortalecer los huesos y propiedades eléctricas que promueven la formación de tejido.
Los implantes ortopédicos suelen estar hechos de polieteretercetona reforzada con fibra de carbono (CFR-PEEK), un polímero termoplástico con excelente resistencia química, un alto punto de fusión y una temperatura de transición vítrea de aproximadamente 289.°F. La adición de tramos cortos de fibra de carbono a la mezcla da como resultado un compuesto ligero, fuerte y resistente a la fatiga. El proceso de moldeo por flujo compuesto es un derivado del moldeo por inyección y se utiliza para fabricar implantes CRF-PEEK.
Articulación de cadera mecánica de eje único de acero inoxidable
CFR-PEEK se ha utilizado en implantes y tornillos óseos durante varios años. Las jaulas espinales son otra aplicación establecida y, más recientemente, los médicos han comenzado a utilizar el material para reemplazar los discos espinales. Se está trabajando en el uso de implantes ortopédicos CFR-PEEK como alternativas al titanio en reemplazos de rodilla y cadera.
Curiosamente, los implantes son una aplicación en la que la radiolucidez de la fibra de carbono no es tan beneficiosa. El problema aquí es que no'No aparecen en las radiografías, lo que dificulta que los profesionales médicos determinen su ubicación. Los fabricantes de implantes médicos de fibra de carbono abordan este problema añadiendo materiales que dispersan los rayos X, en particular alambre de tantalio.
Las mismas propiedades que hacen que la fibra de carbono sea tan atractiva en la industria aeroespacial, los deportes de motor y artículos deportivos como calzado y bicicletas también la convierten en una gran candidata para muchos usos médicos. Esto se ve reforzado por el hecho de que las fibras de carbono son permeables a los rayos y tienen propiedades mecánicas similares a las del hueso humano. Si bien el uso de dispositivos médicos y prótesis está en auge, las aplicaciones de implantes tienen el mayor potencial para mejorar los resultados clínicos y mejorar la calidad de vida. ¡Quizás incluso pongan fin a los retrasos en los detectores de metales en los aeropuertos!
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