医療材料の進化

医療業界、特に整形外科で使用される材料は、長い道のりを歩んできました。新しい材料が業界に導入されると、切削工具の革新が行われます。 40年前、限られた技術では、粉砕された脛骨を固定する外科医が断片を並べて脚をキャストに入れ、治癒するのに数か月を要しました。チタンなどの今日の最新の材料と技術の進歩により、この同じ骨折は数週間で治癒します。

大きな進歩が見られたもう1つの分野は、関節置換術の分野です。以前は、人工関節の平均余命のため、これらの手順は通常、高齢者のために予約されていました。人工股関節置換術は、8年から10年続きました。今日の最新の材料を使用すると、人工股関節置換術の平均余命は約30年になります。これにより、50歳の患者の股関節を交換することが可能になります。これは、患者が80歳になるまで続くはずです。

市場には多数の整形外科用インプラントが存在するため、この特定の患者にとって、拒絶される可能性が最も低く、寿命が長くなる組み合わせを選択することが重要でした。チタンは、大腿骨に挿入されるポストに最適な素材です。軽量で非常に丈夫ですが、耐摩耗性に欠けます。このため、ヒップソケットに入る大腿骨ボールはセラミック製です。セラミックは非常に硬く、優れた耐摩耗性を提供します。焼結状態になると、機械加工はほとんど不可能です。寛骨臼ソケットまたは股関節ソケットは、股関節が適切に機能するために、大腿骨ボールで通常の可動域を可能にする必要があります。これは、股関節ソケットの内側の材料が大腿骨ボールとの摩擦を最小限に抑え、同時に人工股関節の残りの部分と同じ長さである必要があるため、興味深い課題を提供します。

この解決策は、高密度ポリエチレン（HDPE）ライナーを含むコバルトクロム製の寛骨臼カップです。コバルトクロムは、機械加工が最も難しい金属の1つであり、機械加工性の評価はB-1112（160ブリネルフリーカッティングスチール）の15％です。 HDPEマシンは、非常に鋭く、高い正のレーキを備えたツールに最適です。チタンは熱伝導率が低いため、機械加工が困難です。これらは4つの非常に異なる材料であり、それぞれが独自の製造方法を必要とします。最新の製造技術とハイテクツールにより、30年間続く人工関節の製造が可能になりました。 「最新の製造技術とハイテクツールにより、30年間続く人工関節の製造が可能になりました。」

関節置換術は進化し続けています。同じ患者はまた、部分的な膝関節置換術を受けました。これは、股関節にあるものと同じ材料を2つ使用しており、拒絶反応が問題になることはないことを意味します。脛骨の端と大腿骨の端にコバルトクロムの「キャップ」が取り付けられています。 HDPEインサートは、2つの金属製の「キャップ」の間に取り付けられています。これは、人工膝関節全置換術よりもはるかに侵襲性が低く、プラスチックインサートを交換する将来のオプションも可能にします。

今日の医療製造で使用されている材料は、全範囲をカバーしています。それらには、手術で使用されるステンレス鋼の器具から、股関節のインプラントを適切に配置するためのターゲティングアームを作成するために使用される炭素繊維強化PEEKまですべてが含まれます。これらの材料はそれぞれ独自の製造上の課題を提供しますが、痛みを伴わずに生きることができる人々は、これらの課題に対処し、高度な切削工具技術で克服できることに非常に感謝しています。

OSGToolのCuttingNews2015MedicalEditionで以前に取り上げられました。