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Malha médica de titânio: quando usar a malha tecida, a malha expandida ou a malha em espuma
Determinação da estrutura adequada
Um revestimento flexível, um suporte moldado e uma estrutura tridimensional impõem diferentes exigências ao titânio. Malhas de arame trançado, malhas de chapa expandida e espuma de titânio porosa podem, todas, proporcionar estruturas abertas, mas suas aberturas, caminhos de carga e superfícies são formadas de maneiras diferentes. A primeira questão é qual deve ser a função do componente no dispositivo: adaptar-se a um contorno, manter uma forma definida ou preencher um vazio dentro de um defeito.
Essa escolha não pode ser feita apenas com base na palavra “poroso”. Uma malha tecida pode ser adequada para um projeto que exija flexibilidade durante a colocação. A malha expandida pode ser moldada a partir de uma folha contínua, mantendo um padrão aberto. A espuma oferece uma rede tridimensional cuja estrutura de poros pode ser relevante para a interação com o tecido. Em cada caso, a geometria final, o método de fixação e as cargas esperadas determinam se a estrutura é apropriada.
Características da malha de arame tecida
A malha tecida é produzida pelo entrelaçamento de fios de titânio. O diâmetro do fio, o padrão de tecelagem e o tamanho das aberturas determinam como ela se dobra e com que facilidade pode ser cortada ou moldada. Um fio mais fino pode facilitar a adaptação de uma determinada malha a uma superfície, mas a flexibilidade e a resistência ainda dependem do padrão completo e da direção da carga. Especifique essas dimensões em vez de confiar apenas na indicação da densidade da malha.
As bordas merecem atenção. O corte pode deixar pontas de fio soltas, alterar a trama perto do perímetro ou criar pontos que interfiram no manuseio e na colocação. Uma solicitação de cotação deve descrever o tratamento necessário para as bordas e como ele será inspecionado. As interseções entre os fios também criam áreas de contato que devem ser consideradas na limpeza e na avaliação da superfície. Se a malha for unida a uma estrutura ou a outro componente, teste a retenção e a deformação após essa etapa de montagem.
Atributos da malha expandida de titânio
A malha expandida começa como uma chapa de titânio que é cortada e esticada para criar aberturas. A largura dos fios, a geometria das aberturas, a espessura original da chapa e o padrão de expansão definem a estrutura. Como os fios permanecem conectados, uma chapa expandida não apresenta as pontas soltas de fio associadas a uma borda tecida cortada. O corte e a conformação ainda podem deixar arestas afiadas, rebarbas ou fios danificados que exigem inspeção e acabamento.
A malha expandida pode ser útil quando o componente precisa ser moldado e, ao mesmo tempo, fornecer suporte através de uma abertura. Ela não deve ser automaticamente descrita como mais rígida do que a malha tecida: a comparação depende da espessura, da área aberta, das dimensões dos fios, da orientação e da forma como o componente é fixado. Teste a flexibilidade e a retenção em uma peça moldada representativa, especialmente se ela for aparada ou contornada durante o processo de fabricação.
Entendendo a Espuma Porosa de Titânio
A espuma porosa de titânio é uma estrutura tridimensional, e não uma folha aberta. A porosidade, o tamanho e a distribuição dos poros, a interconectividade e a espessura da estrutura de titânio afetam sua resposta mecânica. Uma superfície porosa pode oferecer espaço para interação com tecidos ou crescimento ósseo em uma aplicação adequadamente projetada, mas a presença de poros interconectados não garante, por si só, um benefício clínico.
A espuma também altera a tarefa de verificação. Testes de compressão ou fadiga podem ser necessários para o caso de carga proposto, enquanto imagens transversais ou micro-TC podem ajudar a caracterizar sua arquitetura interna. A mesma rede interna pode tornar mais difícil a remoção de resíduos de fabricação. Especifique um método de limpeza e uma forma de verificar sua eficácia na geometria real da peça.
Comparando as três estruturas
| Fator de seleção | Malha de arame tecida | Malha de folha expandida | Espuma de titânio porosa |
|---|---|---|---|
| Estrutura básica | Fios entrelaçados com aberturas determinadas pelo diâmetro do fio e pela trama. | Chapa contínua com fendas esticadas formando aberturas. | Rede tridimensional de poros e estrutura de titânio. |
| Dimensões a serem especificadas | Diâmetro do fio, tipo de trama, tamanho da abertura, espessura total e acabamento das bordas. | Espessura da folha, largura do fio, geometria da abertura, área aberta e condição das bordas. | Dimensões gerais, porosidade, distribuição do tamanho dos poros e interconectividade. |
| Considerações sobre conformação | Conformabilidade, movimento da trama e controle das extremidades cortadas do fio. | Comportamento à flexão, danos aos fios e alterações nas aberturas após a conformação. | Efeitos da usinagem ou modelagem na rede porosa. |
| Foco da verificação | Dimensões, arestas, retenção da montagem e cargas mecânicas relevantes. | Dimensões, forma obtida, arestas e carga mecânica relevante. | Arquitetura interna, resposta mecânica e remoção de material residual. |
A tabela identifica o que deve ser medido, não uma classificação universal. Por exemplo, nenhuma dessas estruturas é automaticamente fácil de limpar, e a imagem não se limita à espuma. Use ampliação ou outros métodos adequados à característica que está sendo verificada; reserve a imagem interna para questões que não possam ser respondidas a partir da superfície.
Vinculando especificações de materiais à documentação da solicitação de cotação
Uma solicitação de cotação (RFQ) deve identificar o tipo de titânio, a forma do produto, as dimensões, o acabamento das bordas, a condição da superfície e as etapas de processamento previstas. Para um projeto tecido, inclua especificações do fio e das aberturas. Para um projeto expandido, inclua desenhos dos fios e das aberturas antes e depois da conformação. Para espumas, acrescente requisitos mensuráveis relativos à estrutura dos poros e o método utilizado para verificá-los. Nos três casos, solicite a identificação do lote e a documentação necessária para rastrear o material de partida e o processamento subsequente.
A norma ASTM F67 especifica requisitos químicos, mecânicos e metalúrgicos para determinados tipos de titânio não ligado em formas de produto de usinagem utilizadas na fabricação de implantes cirúrgicos. Seu escopo não define o desempenho de um dispositivo acabado em forma de malha ou espuma. Verifique quais formas e lotes de entrada são cobertos pela certificação de material do fornecedor e, em seguida, defina critérios de aceitação separados para o componente processado.
Stanford Advanced Materials (SAM) oferece malha de titânio nas formas tecida e expandida. Confirme a classe, a estrutura e a documentação disponíveis para o uso proposto, em vez de presumir que todas as opções listadas tenham a mesma qualificação para dispositivos médicos. A haste Ti-6Al-4V ELI listada separadamente é um exemplo de uma liga e forma de matéria-prima diferentes; sua documentação ASTM F136 não pode ser aplicada a um pedido de malha de titânio.
Para a inspeção de recebimento, compare o material entregue com o desenho aprovado e a especificação de compra. Verifique as dimensões, as características das aberturas ou poros, defeitos visíveis, condição da superfície e documentos do lote. O trabalho específico do dispositivo deve, então, abordar a conformação, a união, a limpeza, o desempenho mecânico, a avaliação biológica e quaisquer outros requisitos decorrentes de seu uso pretendido.
Referências
ASTM F67 — Especificação Padrão para Titânio Não Ligado, para Aplicações em Implantes Cirúrgicos
Conversores e calculadoras