Febbraio 12 2021

Innovative placche ortopediche: produzione, test di laboratorio e vantaggi

Prima di parlarvi delle placche ortopediche (placche e viti ortopediche), è necessario fare un cappello introduttivo sul tessuto osseo e la sua composizione.

Tessuto osseo: composizione e caratteristiche per le placche ortopediche

Il tessuto osseo è una forma specializzata di tessuto connettivo. La sua composizione è costituita da cellule viventi e da una sostanza intercellulare mineralizzata, definita matrice ossea.

Quest’ultima conferisce all’osso rigidezza e resistenza meccanica, questo perché le due componenti di cui è composta sono di natura organica e inorganica.

La parte organica è una componente tenace e cedevole mentre quella inorganica è rigida e fragile.

Placche ortopediche: composizione e caratteristiche del tessuto osseo

Questa composizione conferisce alle ossa queste caratteristiche:

  • rigidità
  • tenacità

La rigidità permette alle ossa di resistere a deformazioni eccessive, mentre la tenacità conferisce la capacità di assorbire e dissipare energia negli urti (es. durante la locomozione o in eventi traumatici) in modo che sia minima l’energia trasmessa agli organi più vulnerabili.

Il tessuto osseo è meccanicamente molto resistente e, al tempo stesso, relativamente leggero. Questo compromesso ottimale resistenza/peso dipende dalla sua conformazione interna.

[h3] Placche ortopediche: varianti di tessuto osseo

Esistono infatti due varianti di tessuto osseo, il tessuto osseo corticale o compatto e il tessuto osseo spongioso o trabecolare.

L’osso corticale è denso, resistente e rigido meccanicamente; quello spongioso, al contrario, è poco denso e non garantisce da solo sufficiente resistenza meccanica.

Questa caratteristica tipica delle ossa conferisce loro una resistenza importante a forze esterne. Nonostante questo, sottoposte a urti o eventi traumatici importanti, anche le ossa più resistenti del nostro corpo possono cedere.

Quando ci si trova di fronte ad una frattura delle ossa lunghe, solitamente, si ricorre approccio di tipo conservativo che prevede l’immobilizzazione mediante bendaggio gessato.

Placche ortopediche: dispositivi meccanici impiantabili

Tuttavia, in alcune circostanze è necessario stabilizzare i segmenti scheletrici

impiegando dispositivi meccanici quali le placche ortopediche, applicati a seguito di un intervento chirurgico: in questo caso si parla di osteosintesi.

Con il termine placche ortopediche, si indicano dei dispositivi medici, definiti impiantabili, utilizzati per la ricomposizione di fratture di varie ossa del nostro scheletro.

In questo articolo vogliamo prendere in considerazione solo le placche ortopediche per ossa definite: lunghe.

Placche (e viti) ortopediche per ossa lunghe

Le ossa lunghe sono il femore, la tibia e il perone per gli arti inferiori; l’omero, il radio e l’ulna per gli arti superiori.

Tipologie di placche ortopediche

Esistono varie tipologie di placche ortopediche per queste ossa, qui sotto potete vederne alcune:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chiaramente, come è possibile intuire da queste poche immagini, ogni placca ortopedica è studiata, progettata e conformata per adattarsi all’osso per cui è realizzata.

Questo, come potete immaginare, determina la realizzazione di moltissime tipologie diverse di placche e viti ortopediche.

Progettazione 3D di placche ortopediche impiantabili

La progettazione di questi dispositivi medici impiantabili è un processo di bio-meccanica.

Gli ingegneri preposti a questo considerano il nostro scheletro come una “macchina”, per questo valutano tutte le sollecitazioni a cui è sottoposto. Questi studi permettono di realizzare placche ortopediche specifiche non solo per conformazione ma anche per dimensione e rigidità.

Tutti gli studi sono fatti con software di progettazione tridimensionale, come per qualsiasi componente meccanico vengo fatte anche prove di resistenza a fatica già con i software, così da dimensionare in modo adeguato le placche ortopediche.

Placche ortopediche: collaudo in laboratorio

Non è comunque pensabile di utilizzare questi dispositivi senza prima aver fatto dei test di collaudo in laboratorio. Per questo motivo tutti i dispositivi medici impiantabili sono soggetti a lunghi test in cui vengono simulati vari cicli di utilizzo per garantire che non vi siano rotture accidentali prima dalla completa guarigione del paziente.

Test di utilizzo sulle placche ortopediche

Il superamento di queste prove, unito ad altri test di utilizzo delle placche ortopediche su ossa sintetiche e successivamente in prove su cadaveri, permette ad un dispositivo medico impiantabile di uscire sul mercato.

Placche ortopediche in titanio: produzione dispositivi medicali impiantabili

Nella maggioranza dei casi queste placche sono realizzate in titanio, anche se altri materiali stanno iniziando ad affacciarsi sul mercato, ne parleremo a fine articolo.

La tecnologia per produrre queste placche ortopediche varia molto a seconda della forma e dei volumi produttivi.

Solitamente, quando i volumi non sono eccessivi, il centro di lavoro a 5 assi è il compromesso ideale per produrre la maggior parte di queste placche ortopediche.

La vera abilità dei produttori, oltre ad una grande esperienza nella lavorazione del titanio, sta nel posizionare le placche sulla macchina in modo da ridurre al minimo i posizionamenti. La soluzione ideale sarebbe un unico posizionamento per realizzare tutte le lavorazioni, ma non sempre questo è possibile per tutte le tipologie di placche ortopediche.

Dopo la lavorazione meccanica le placche ortopediche dovranno superare le prove dimensionali per poi intraprendere un lungo viaggio tra finiture superficiali, lavaggi, marcature laser per tracciare il lotto produttivo, packaging ed infine la sterilizzazione.

Placche ortopediche in CFR peek

Come accennato precedentemente, oltre al titanio, esiste un altro materiale in cui vengono realizzate le placche ortopediche per le ossa lunghe.

Questo materiale è il CFR peek. Il Peek è un materiale di tipo plastico con caratteristiche meccaniche non eccelse, se preso singolarmente.

Con l’aggiunta del CFR, sigla che indica il Carbon Fiber Rinforced (fibre di carbonio), la esistenza meccanica del peek migliora notevolmente.

Questa resistenza non è comunque paragonabile a quella del titanio, per questo motivo le placche ortopediche realizzate con questo materiale sono utilizzate solo per le ossa lunghe degli arti superiori: omero, radio e ulna.

Qui sotto potete vedere alcune di queste placche ortopediche:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vantaggi dell’utilizzo di placche ortopediche in CFR Peek

I vantaggi dell’utilizzo di queste placche ortopediche in CFR Peek sono vari.

Il primo è la radio trasparenza. Questa peculiarità può essere molto utile per il chirurgo, successivamente all’operazione, per verificare la guarigione dell’osso. Non è infatti possibile con materiali metallici avere questa visibilità “attraverso” la placca.

Un secondo vantaggio per cui queste placche ortopediche possono essere considerate una valida alternativa a quelle metalliche, è che non sono soggette al fenomeno della cosiddetta “fusione-fredda”.

Questo problema, che è ampiamente conosciuto nel campo della chirurgia ortopedica, è molto spesso un problema per i chirurghi.

Infatti, a causa di questo fenomeno, viti e placche metalliche tendono a unirsi come se fossero fuse insieme, risultando molto difficili da asportare dal paziente dopo la guarigione.

Terzo vantaggio, l’angolazione delle viti di fissaggio in fase operatoria.

Come è possibile notare dall’immagine, ai chirurghi è data un’ampia possibilità di decisione, in fase operatoria, tra varie angolazioni di posizionamento delle viti.

 

 

 

 

 

 

 

Placche ortopediche in CFR Peek create con injection molding

Queste placche ortopediche sono realizzate con tecnologie molto diverse rispetto a quelle in titanio.

La tecnologia utilizzata è quella dell’injection molding.

La nostra azienda è forse l’unica in Europa ad avere al suo interno entrambe le tecnologie per produrre placche ortopediche per ossa lunghe (e non solo).