Металлические порошки HIP

Горячее изостатическое прессование (HIP) использует тепло и давление для консолидации биосовместимых металлических порошков в сложные формы, подходящие для имплантатов тазобедренного сустава, требующих баланса прочности, долговечности и способности к интеграции в кость. В данном руководстве рассматриваются основные типы сплавов, методы производства, характеристики, области применения, спецификации и сравнения металлических порошков HIP для имплантатов тазобедренного сустава.

Обзор Металлические порошки HIP для ортопедии

Горячее изостатическое прессование обеспечивает консолидацию металлических порошков-предшественников практически до чистой формы, сохраняя при этом настраиваемые свойства материала, необходимые для компонентов имплантатов для замены суставов, которые должны выдерживать биомеханические нагрузки человека.

Стандартные сплавы, запрессованные в гильзы тазобедренных суставов, бедренные ножки/головки и вкладыши ацетабулярных чашек с помощью техники HIP, включают в себя:

• Кобальт-хромовые сплавы - высокая прочность и металлическая биосовместимость
• Титановые сплавы, такие как Ti6Al4V ELI - более низкий модуль упругости, чем у стали, подходящей для костей
• Порошки из нержавеющей стали - высочайшая пластичность и вязкость разрушения
• Танталовые сплавы - усиленный рост костной ткани с помощью пористых конструкций

Порошки этих сплавов спрессовываются в сложные формы с помощью комбинации воздействия повышенной температуры (до 2000°C) и изостатического давления (от 100 до 300 МПа) в специально разработанных емкостях HIP для производства точного медицинского оборудования.

Типы композиций металлических порошковых сплавов HIP

Таблица 1: Общие стандартные составы и характеристики материалов

Строгий контроль при производстве порошка и горячем прессовании обеспечивает высокую чистоту, необходимую для длительной работы имплантатов без ускоренного износа и коррозии.

Методы производства Металлические порошки HIP

Таблица 2: Основные технологии изготовления порошков для получения сырья

В то время как предварительные сплавы, полученные газовым распылением, обеспечивают умеренную скорость производства и контроль над такими примесями, как кислород, новые технологии плазменного распыления и литья металлов под давлением со связующими позволяют получить меньшее распределение по размерам для создания более тонких геометрических форм медицинского оборудования.

Характеристики и свойства

Таблица 3: Типичные технические свойства металлических порошков для ортопедических имплантатов HIP

Помимо химической чистоты, факторами, определяющими производительность, являются оптимальная упаковка частиц во время HIP-процессов, отсутствие внутренней пористости в готовом оборудовании, тонкая микроструктурная однородность при обработке поверхности.

Применение Металлические порошки HIP в ортопедии

Таблица 4: Основные области применения имплантационных устройств

HIPping позволяет изготавливать монолитные цельные имплантаты, которые невозможно получить путем ковки, литья или механической обработки, что повышает надежность и остеоинтеграцию.

Индивидуально подобранные сочетания прочности, пластичности, коррозионной стойкости, биологической совместимости и характеристик визуализации делают горячее изостатическое прессование предпочтительной технологией для производства сложных устройств для замены суставов.

Стандарты ISO для порошков ортопедических сплавов HIP

Таблица 5: Ключевые мировые стандарты, которым следуют спецификации ортопедических металлических порошков HIP:

Они определяют целевые химические диапазоны, допустимые примеси, пределы пористости, рекомендуемые маршруты производства порошка, требования к отслеживанию сырья, а также контрольные показатели эффективности и пороговые значения биологической реактивности после ГИП, обеспечивающие безопасность пациента и эффективность устройства в течение длительного срока службы имплантата.

Поставщик Ландшафт

Таблица 6: Основные мировые поставщики и диапазоны цен на порошок:

По мере роста спроса на эндопротезы тазобедренного сустава в связи со старением населения ожидается ввод в эксплуатацию дополнительных мощностей плазменного распыления, что приведет к снижению стоимости порошка. В настоящее время стоимость килограмма в долларах зависит от объема заказа и точного состава.

Сравнительные плюсы и минусы по сравнению с альтернативами

Таблица 7: Сплавы для имплантатов HIP в сравнении с другими материалами, такими как полимеры и керамика

Для пожилых людей с низким уровнем активности преимущества длительной жизнеспособности металлической конструкции и роста костной ткани, обеспечиваемые сплавами для тазобедренного сустава, перевешивают потенциальные недостатки по сравнению с другими вариантами материалов, надежность которых продолжает расти на протяжении десятилетий.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Вопрос: Как часто используются имплантаты тазобедренного сустава HIP на основе металлического порошка по сравнению с другими материалами?

Металлические сплавы по-прежнему составляют почти 70% тотальных эндопротезов тазобедренного сустава у пациентов старше 60 лет с учетом истории болезни, хотя использование полимерных и керамических альтернатив растет у более молодых и активных пациентов.

Вопрос: Какие этапы обработки после HIP готовят порошки для интеграции в медицинские устройства?

Типичные этапы после HIP включают в себя - удаление опоры путем механической обработки/полировки, пассивацию и стерилизацию методами, такими как оксид этилена или гамма-облучение, необходимыми для стерильной хирургической интеграции в анатомию пациента.

узнать больше о процессах 3D-печати