BIOMATERIALELE ŞI PROTEZELE MEDICALE.APLICAŢII

Ingineria materialelor este direct implicata in domenii de activitate a caror diversitate suporta o permanenta expansiune. Alaturi de domeniile traditionale apar tot mai multe aplicatii in medicina, informatica, tehnica spatiala, electronica. Aplicatiile din domeniul medical sunt generate atat de cerintele deosebite impuse de practica cat si de continua evolutie a medicinei ca stiinta. Astfel, prin aparitia conceptului de biocompatibilitate este necesara folosirea unor materiale de sinteza compatibile cu corpul uman (biomateriale) cu un spectru larg de proprietati si area lor in dispozitive medicale care sa corespunda unor parametrii functionali strict impusi.

La randul lor, tehnicile medicale care presupun folosirea biomaterialelor, compatibile cu corpul uman, precum si metodele de interventii si investigatii clinice au devenit extrem de sofisticate. Daca in trecut tehnicile medicale erau bazate pe principiul refacerii biologice naturale, acum sunt utilizate tehnicile medicale care presupun folosirea dispozitivelor realizate din biomateriale pentru refacerea mai rapida a tesuturilor sau a functiilor umane, deoarece se reduce perioada de inactivitate a pacientilor.

Aplicatiile care utilizeaza biomateriale sunt diverse: de la implanturi bioresorbabile la proteze articulare, de la scaunele cu rotile pana la organele artificiale, de la modelarea terapiei de dializa pana la modelarea sistemului cardiovascular, ajungand chiar la asigurarea tehnologiei managementului in spitale si urmarirea starii de sanatate a populatiei.

Protezele si dispozitivele de sprijin, destinate sa inlocuiasca parti deficiente ale organismului, sau sa remedieze disfunctionarea lor, au fost realizate cu ajutorul polimerilor (poliesteri, siliconi, polimetacrilamida de metil, polietilena), al aliajelor metalice (oteluri inoxidabile, aliaj pe baza de crom, cobalt si molibden, titan si aliaje pe baza de titan), al ceramicilor (alumina densa, vitroceramici), al materialelor combinate (carbon-carbon, polimeri-fibre de grafit sau de sticla). La contactul cu aceste materiale diverse se produc reactii ale tesuturilor care fac necesara inlaturarea protezei. Pentru a evita aceste reactii sau pentru a le atenua considerabil a fost creata a noua categorie de materiale,biomaterialele.Este vorba de materialele biocompatibile, destinate “sa lucreze sub constrangere biologica”.

In domeniul chirurgiei cardiovasculare, cercetarile asupra biomaterialelor se orienteaza catre descoperirea de noi mijloace pentru obtinerea unor suprafete de polimeri anticoagulante, de exemplu: poliesterul, polietilena, polizaharidele, pentru realizarea unor inlocuitori avand proprietatile anticoagualante ale heparinei. Obtinandu-se in felul acesta tuburi de diametru foarte mic, ele vor putea fi utilizate ca punti coronariene pentru tratarea cu mai mult succes a infarctului de miocard.

Folosirea aliajelor metalice in protezele articulatiilor creeaza probleme, deoarece proprietatile lor mecanice si cele ale osului sunt foarte diferite. Ceramicile, mai ale aluminele arse poseda, in schimb, o biocompatibilitate excelenta, o mare rezistenta la uzura, dar fragilitatea lor la soc este ridicata. Biomateriale cu structura chimica invecinata celei a osului, derivate din fosfati de calciu, hidroxiapatitele, ofera avantajul ca pot fi colonizate de celule osoase din cauza structurii lor poroase si a analogiei chimice cu tesutul osos. Din 1974, au inceput sa se fabrice compusi, pe baza de hidroxiapatite, de fosfoaluminati de calciu si de fluoroapatite Fibrele pe baza compusilor carbon-carbon, epoxi-carbon, polimeri biodegradabili-fibre de carbon sunt chemate sa joace un rol important in elaborarea protezelor de tendoane si ligamente. Utilizarea polimerilor biodegradabili (copolimeri ai acidului lactic) ar prezenta avantajul evitarii reinterventiei chirurgicale necesare pentru scoaterea placilor de imobilizare puse la o prima interventie.

Tot biomateriale noi au facut posibila producerea lentilelor de contact fine, flexibile si suple; este vorba de geluri macromoleculare, al caror continut de apa depaseste 80%, ceea ce asigura o buna difuziune a oxigenului si anhidrida carbonice. In S.U.A., Europa si Asia se intreprind cercetari active asupra inlocuitorilor sangelui: elaborarea unor “celule artificiale” constituite din hemoglobina microincapsulate in polimeri sintetici; transportori de oxigen pe baza de fluorocarboni; gelatine si dextrani utilizate ca substituit al plasmei sangvine. Dar acesti produsi nu sunt intotdeauna bine tolerati si, de aceea, se intentioneaza sa se sintetizeze polimeri solubili usor biodegradabili, dupa exemplul copolimerilor de acid glicolic si de acid lactic, utilizati pentru efectuarea unor suturi profunde care pot fi bioresorbite in locul catgului.

Toate aceste cercetari asupra biomaterialelor necesita colaborarea specialistilor si tehnicienilor care apartin unor discipline diferite; tehnicile de recombinare genetica si unele procedee biotehnologice pot modifica intr-un mod determinant acest domeniu important prin consecintele lui economice, sociale si umane. Aceste cercetari sunt legate de ansamblul cercetarilor si realizarilor care au dat nastere ingineriei biologice si medicale, suport tehnologic indispensabil progreselor medicinei.

Aceste diverse aplicatii contribuie la profunda schimbare a medicinei, care nu mai este “arta” de a depista si de a vindeca o boala, ci care se orienteaza din ce in ce mai mult catre prevenirea acesteia, beneficiind de rezultatele cercetarilor biologice legate de aparitia si dezvoltarea unor anomalii.

In acest fel descoperirile relative la existenta in organismul uman insusi a unui arsenal terapeutic de o mare diversitate si de o extraordinara precizie - cuprinzand anxioliticele, endorfinele, hormonii si sistemul imunitar - orienteaza terapeutica pe calea “naturala” care consta in compensarea cu ajutorul acestor substante de origine umana a deficientelor de producere sau de receptare ce explica multe stari patologice. O astfel de farmacologie naturala se deosebeste de cea care recurge la produse de origine vegetala, dintre care unele sunt, la urma urmelor, foarte toxice. Ea consta intr-adevar in administrarea, stimularea sau, dimpotriva, inhibarea hormonilor, enzimelor, mediatorilor chimici, care sunt indispensabile functionarii organismului si ale caror defecte ori dezechilibre sunt raspunzatoare de starile fiziologice deviante si de incidenta unui mare numar de maladii. In acest domeniu, contributia tehnicilor de recombinare genetica este importanta in masura in care ele fac posibila sintetizarea acestor hormoni, acestor mediatori sau acestor factori responsabili ai apararii naturale a organismului, cu ajutorul

microbilor sau culturilor de celule, evitandu-se astfel sa se faca apel la sinteze chimice complexe si costisitoare.

O multitudine de cerinte sunt impuse materialelor biocompatibile folosite la fabricarea implanturilor,utilizate la randul lor pentru a ajuta sau inlocui functiile tesuturilor sau a organelor umane. Aceste cerinte depind de: scopul implantului,compozitia si proprietatile acestuia, aspecte economice. Proprietatile de suprafata ale materialului joaca un rol deosebit de important: reactiile biologice ale organismului cu materialele straine au loc la suprafata cel putin in perioada imediat urmatoare implantarii si sunt responsabilii principali in decizia organismului de a accepta sau respinge implantul.Implanturile pot fi confectionate dintr-un singur material, dar foarte adesea dispozitivele sunt combinatii cu aceste materiale.

Materialele biocompatibile trebuie sa indeplineasca o serie de cerinte: sa nu transmita toxine, cum ar fi Co-Cr, care pot duce la aparitia cancerului riscul posibilitatii asocierii cu coroziunea a aliajelor de implant in interiorul

organismului sa fie redus duritate buna, rezistenta la coroziune (materiale pentru bisturie, articulatii sferice

si valve) stabilitate termica, rezistenta la temperaturi ridicate, performante bune,

comportare buna la sudare, prelucrare usoara continut scazut de impuritati, rezistenta la oboseala proprietati mecanice bune, superioare, usor de modelat gust neutru pentru aliajele folosite in domeniul ingineriei dentare rezistenta la rupere caracter nealergic si netoxic greutate redusa sa formeze un strat aderent si pasiv la suprafata, care se caracterizeaza prin

proprietati bune la coroziune rezistenta la rupere si la tractiune cand necesita durata lunga de viata inerte in fluidele din organism (ex. Ceramica) rezistenta mare la compresiune stabilitate a dimensiunilor sa corespunda estetic pentru o serie de aplicatii (ex. Ceramica in materiale

dentare) usor de fabricat atat la dimensiuni reduse cat si la dimensiuni mari coeficient de frecare redus biocompatibilitate ridicata – formeaza legaturi directe cu tesutul, actioneaza ca

un ghid al scheletului in cresterea oaselor (hidroxiapatita)

Concret,pentru piesele ce alcatuiesc mecanismele protezelor se pot folosi,in general,materiale intalnite in constructiile mecanice uzuale cu precadere cele folosite in mecanica fina.Pentru a obtine parametri cat mai buni pentru aceste mecanisme se recomanda insa, materialele cu greutate specifica mica si cu proprietati mecanice bune sau foarte bune.Se va tine cont ca ponderea pieselor realizate din aceste materiale sa fie astfel aleasa, incat pretul de cost sa nu fie exagerat.Ca urmare, materialele folosite pot fi atat cele clasice cum sunt otelurile si aliajele de aluminiu, cat si materialele mai speciale ca aliajele de titan,diverse materiale plastice simple sau materiale compozite. Trebuie subliniat ca datorita rolurilor functionale diferite ale pieselor ce compun un mecanism de proteza, se impune utilizarea concomitenta a mai multor materiale de

natura diferita.De exemplu materiale metalice pentru carcase,piese de baza, pentru piese mobile (roti,parghii), materiale plastice pentru piese de legatura (bucse), cauciuc sau materiale asemanatoare pentru zonele degetelor de contact cu obiectul prehensat. Un aspect deosebit de important este alegerea materialelor din perspectiva posibilitatilor de protejare,eventual prin tratamente termochimice sau alte procedee. Aceasta protejare este foarte necesara deoarece multe parti ale protezei intra in contact cu tesuturile vii ale corpului uman, in special cu pielea.De aceea, trebuie indepartate toate posibilitatile ca prin degradare, materialele sa devina periculoase,cum ar fi prin ruginire. Ca urmare, piesele trebuie sa permita un grad de finisare mare sau foarte mare,ca sa poate fi acoperite cu straturi de protectie, de obicei inoxidabile(prin cromare). In acest context se recomanda evitarea intrarii in contact a protezei cu medii corozive(chiar apa) si indepartarea cat mai atenta a urmarilor unor contacte accidentale de acest fel.

Exista trei tipuri de biomateriale ce se disting dupa interactiunea lor cu mediul biologic: materiale bioinerte materiale bioabsorbante materiale bioactive

Materialele bioinerte cum ar fi titanul,tantalul, polietilena şi alumina, expun o foarte mică interacţiune chimică cu ţesuturile adiacente. Ţesuturile pot adera la suprafaţa acestor materiale inerte fie prin creşterea acestora în microneregularităţile suprafeţei (osteointegrare) fie prin folosirea de adeziv special (acrilat). Pe termen lung, acesta din urmă nu este modul ideal de fixare a implanturilor, de regulă cele ortopedice şi stomatologice. Cu toate acestea, multe din implanturile polimerice sunt considerate a fi sigure şi eficace pe o perioadă cuprinsă între câteva luni şi câţiva ani. Reacţia biologică este inevitabilă, dar este compensată de modul de proiectare a implanturilor.Materialele bioabsorbante cum ar fi fosfatul tricalcic, acidul copolimeric polilactic-poliglicolic, chiar şi unele metale, sunt astfel concepute încât acestea să poată fi uşor absorbite de organism şi înlocuite de ţesuturile adiacente (ţesutul osos sau pielea). Acest tip de materiale sunt folosite în cazul transportului de medicamente sau în cazul structurilor implantabile biodegradabile cum ar fi aţa chirurgicală.

Din categoria materialele bioactive fac parte materialele sticloase, ceramicele, combinaţiile ale materialelor sticloase cu ceramicele şi hidroxiapatita care conţine oxizi de silicon (SiO2), sodiu (NaO2), calciu (CaO), fosfor (P2O5) şi alţi constituenţi de materiale care ajută la formarea de legături chimice cu ţesutul osos. Aceste materiale sunt bioactive datorită legăturilor pe care acestea le realizează în timp cu ţesutul osos şi în unele cazuri cu ţesutul moale. În particular, are loc o reacţie de schimb de ioni între materialul bioactiv şi lichidele corpului, prin care particule de material difuză în lichid şi viceversa, rezultând în timp, un strat biologic activ de fosfat de calciu, care este chimic şi cristalografic echivalent cu structura osoasă. De asemenea, materialele bioactive par să fie răspunsul ideal în cazul fixării oaselor în urma fracturilor, dar nu sunt potrivite în cazul implanturilor de articulaţii, acolo unde gradul de frecare dintre materialele în contact este foarte mare.

Relatia om-aparat este complexa,cu aspecte multiple,nu intotdeauna confortabila pentru om.Implica interactiunea directa intre organismul uman si un aparat,prin urmare trebuie tratata cu atentie deosebita. In general relatia om-aparat se poate materialize prin acceptarea sau respingerea aparatului de catre om.Motivul fundamental de respingere a aparatului de catre o

persoana cu handicap este convingerea ca avantajele aduse de utilizarea aparatului nu compenseaza dezagreabilitatea utilizarii sale. Realizarea unui aparat este o sarcina extreme de dificila sin u poate fi dusa la bun sfarsit decat prin colaborarea interdisciplinara intre:medicinisti, ingineri si ergoterapeuti. Aparatul ideal este acela care face ca persoana cu handicap care-l utilizeaza sa se considere o persoana absolut normala, atat in raport cu situatia anterioara aparitiei handicapului, cat si cu celelalte persoane.

Solutii tehnice pentru eliminarea partiala sau totala a starii de handicapReabilitarea sistemului motor

Biosistemul motor (locomotor) reprezinta un cadru,care pe de o parte contine toate componentele organismului.iar pe de alta parte asigura miscarile necesare si amploarea acestora. Acest biosistem este in primul rand vizat de activitatile de protezare,datorita deiferitelor deteriorari pe care le poate suferi deoarece suprafata sa exterioara este granita dintre mediul interior si cel exterior.1. Proteze,orteze si teleteze pentru membrele superioare Membrul superior uman este cea mai complexa parte cinematica a subsistemului motor,cu o pondere a utilitatii vitale foarte mare si, ca urmare, au existat si continua sa existe incercari variate pentru reducerea eventualelor grade de handicap ale acestuia. Pentru reducerea partiala a gradului de handicap al membrului superior in prezent, se cunosc trei solutii: prin protezare,cu orteze sau cu teleteze. Protezele rezolva partial cazurile de handicap in situatia absentei unei parti a membrului superior,iar ortezele si teletezele cazurile in care disfunctionalitatea membrului superior apare fara afectare a integritatii fizice (numai nervii corespunzatori nu mai functioneaza). Protezele depind de starile de handicap corespunzatoare. Starea de handicap, avuta in vedere, consta in lipsa unei parti a membrului superior sau a acestuia in toatalitate.Datorita complexitatii structurale exista multiple stari distincte de handicap: la nivelul degetelor,antebratului si bratului. Orice solutie de protezare are ca puncte de plecare modelul biomecanic al membrului superior,starea concreta de handicap si modelul general de modelare mecanica a membrului superior.Prin modelarea mecanica se urmareste gasirea celei mai potrivite variante tehnice care sa asigure un nivel suficient al similitudinii cu modelul natural atat structural,functional cat si privind aspectul exterior

1.1. Proteze pentru mana propriu-zisa In aceasta categorie intra protezele pentru extremitatea membrului superior,palma plus degetele sau numai pentru o parte a acesteia (degete sau parti de degete). Clasificarea si sistematizarea protezelor pentru mana Ca sistem mecanic,proteza mecanica pentru mana este practic un mecanism.Ca urmare, pentru clasificarea acestor proteze se folosesc criteriile generale de clasificare a mecanismelor si unele criterii specifice. Pricipalele criterii de clasificare sunt:

Gradul de utilitate al protezei Tipul elementelor constructive folosite Modul de actionare al falangelor articulate Gradul de mobilitate al mecanismului folosit,implicit gradul de functionalitate Modul de actionare global al protezei

Gradul de control al protezei In functie de gradul de utilitate protezele se impart in:proteze cosmetice,proteze utilitare si proteze functionale. Proteza cosmetica este numai o copie fidela,dar rigida a mainii intr-o anumita pozitie si este fixata ca atare pe restul bratului. Protezele utilitare au la baza un mecanism simplu si pot fi folosite pentru realizarea uneia sau catorva operatii similare cu cele ale mainii,de regula prin prindere-desprindere si au forma unui „cleste”. Protezele functionale au de asemenea la baza un mecanism, care insa permite realizarea unei game mult mai largi dintre miscarile mainii si ca forma sunt asemanatoare cu mana.

1.2. Proteze pentru antebrat

Proteze speciale pentru antebrat nu exista,in afara unor eventuale endoproteze(tije metalice) care pot fi folosite pentru consolidarea oaselor antebratului, membrul superior in intregul sau fiind relativ valid.In cazul afectarii unei parti a antebratului, protezarea se realizeaza prin prelungirea protezei pentru mana propriu-zisa.Aceasta prelungire este de fapt o proteza cosmetica pentru antebrat,prin care se fixeaza proteza pentru

mana pe membrul superior sau care inglobeaza unele elemente de comanda sau/si actionare ale acesteia.Miscarea specifica de care este responsabil antebratul,cea de pronatie-supinatie nu este inca realizata prin protezare.Aceasta miscare se poate realiza prin rotirea protezei pentru mana propriu-zisa folosind un motomecanism adecvat.Antebratul,cel putin sub aspectul protezarii,de obicei, cuprinde si articulatia cotului.Aceasta articulatie este monomobila si este relativ simplu de protezat,dar dificil de actionat si mai dificil de comandat.In cazul articulatiei valide a cotului, pe antebrat se poate atasa pe langa mansonul de fixare a protezei pentru mana si un mecanism care sa actioneze aceasta proteza la flexia,respectiv extensia cotului

1.3. Proteze pentru brat si umar

Bratul este format dintr-un singur os si proteze speciale pentru acesta nu se folosesc(in afara endoprotezelor pentru consolidare).Ca si la antebrat, in cazul protezarii unei parti a bratului, pana in vecinatatea umarului, aceasta se realizeaza prin prelungirea protezei antebratului, care contine inclusiv proteza cotului.In acest caz, biocurentii de comanda pot fi inca captati din zona umarului si comanda protezei se paote realiza in conditii bune.De asemenea, folosirea comenzii prin fir este posibila deoarece restul bratului poate fi

miscat (fig. 4.2.2.77.,a) si cu ajutorul miscarii trunchiului, firul special amplasat poate comanda atat miscarea antebratului cat si inchiderea si deschiderea protezei pentru manaProblema cea mai dificila la protezarea bratului este protezarea umarului,respectiv articulatiei umarului.Aceasta problema o consideram in cazul dislocarii humerusului din articulatia scapulo-humerala, caz in care structura osoasa dinspre trunchi nu este afectata.Pana in prezent nu exista solutii de protezare uzuala a umarului,in afara de cele pur estetice.O prima varianta este amplasarea unui „capac” care sa stimuleze umarul.Adoua varianta este folosirea unei proteze estetice pentru tot membrul superior, care sa se fixeze pe trunchi.Folosirea unei astfel de proteze nu este lipsita de importanta, deoarece reechilibreaza structura superioara a corpului prin completare si evita instalarea scoliozei.

2. Proteze pentru memebrele inferioare Membrele inferioare ale corpului uman (picioarele) sunt specializate in sustinerea partii superioare a corpului si asigurarea deplasarii bipede. Chiar daca la o prima analiza complexitatea structurala a membrelor inferioare pare mai redusa comparativ cu cea a membrelor superioare problemele generate de diferite cazuri de handicap nu sunt mai putin complexe.Totusi, deoarece intr-o prima instanta trebuie asigurata posibilitatea deplasarii la nivelul minim de functionalitate, structurile mecanice utilizate pot fi oarecum simple. Dificultatea majora a rezolvarii cazurilor de handicap ale membrelor inferioare rezulta din necesitatea suportarii majoritatii greutatii corpului, atat static cat si dinamic. Pana in prezent se cunosc doua solutii principale de rezolvare a handicapului membrelor inferioare: cu proteze sau cu orteze.

Protezele,ca si in cazul membrelorsuperioare, rezolva diferitele cazuri de handicap concretizate prin lipsa unei parti a membrului inferior.Protezele sunt structuri artificiale similare cu partile naturale pe care le substituie. In mare parte din aceleasi cauze precizate la membrele superioare rezulta diferitele stari de handicap ale membrelor inferioare,concretizate prin lipsa partiala sau totala a acestora sau numai a unuia dintre ele.Pana in prezent prin protezare sut rezolvate acceptabil numai cazurile ce afecteaza un singur picior, celalalt fiind functional natural.

2.1. Proteze pentru talpa piciorului Talpa piciorului are un rol foarte important atat la sprijinul static al intregului organism cat si la preluarea reactiunii solului in timpul deplasarii. Cu toate ca exista situatii cand lipsesc parti incepand cu zona oaselor metatarsiene,solutiile tehnice de protezare se refera la talpa in intregul sau,inclusiv articulatia gleznei.Pentru afectarea talpii la nivelul oaselor metatarsiene sau dincolo de acestea spre falange, protezele sunt sub forma unei incaltaminti speciale. Desi structura talpii este foarte complexa, functionalitatea acesteia este asigurata de modelele mecanice simple, la care articulatia gleznei este inlocuita cu o cupla de rotatie, iar blocul articulatiilor metatarsofalangiene cu o alta cupla de rotatie.Problemele deificile apar in stabilirea materialelor si a diverselor componente care trebuie sa asigure deservirea in timp a persoanei cu o functionalitatea corespunzatoare.

2.2. Proteze pentru gamba

Cazurile de handicap la nivelul gambei sunt cele mai numeroase.Dificultatea principala a protezarii deriva din dimensiunile bontului si pregatirea acestuia pentru atasarea protezei.Pregatirea bontului presupune activitati complexe care in principal trebuie sa asigure: refacerea cat mai buna si utila a structurilor la nivelul bontului, determinarea punctelor sensibile ale bontului la presiune (capul si gatul peroneului,creasta si extremitatea tibiei, grupele de tendoane mediale si laterale si oasele responsabile de suportarea presiunii), stabilirea pe fata anterioara si fata laterala a proiectiei centrului de greutate a corpului, confectionarea mulajului bontului. Protezarea se face in trei etape, prin utilizarea succesiva a protezei de spital (proteza precoce), protezei provizorii si protezei definitive. Proteza de spital este simpla constructiv, asigura modelarea rapida a bontului si permite deplasarea. Proteza provizorie este mai complexa si permite reglarea lungimii protezei si rotatia piciorului fata de axa mediana. Proteza definitiva este forma finala a solutiei de protezare. Protezele de gamba constructiv sunt niste prelungiri ale protezelor de talpa pentru compensarea corespunzatoare a portiunii lipsa.Structural nu au particularitati speciale pentru ca nu au mobilitati suplimentare. Principalul criteriu dupa care pot fi diferentiate protezele pentru gamba este lungimea bontului.In functie de acest criteriu exista proteze de gamba: pentru bont lung (bontul lung are avantaje statice si dinamice deoarece exista un brat de parghie mai mare, care poate dezvolta o forta mai mare pentru flexie, iar pe de alta parte, permite o manseta mai scurta de coapsa), mediu, scurt in extensie si pentru bont scurt flexat.

2.3. Proteze pentru genunchi

Protezarea genunchiului este o problema dificila datorita structurii si miscarilor complexe in aceasta articulatie.Proteza de genunchi trebuie sa asigure ca miscarea din cupla mecanica sa fie cat mai asemanatoare cu cea din articulatia naturala. Sub aspect functional articulatia protezei de genunchi este cvasilibera in sensul ca: flexia se face prin apsare,iar extensia cu ajutorul unor elemente elastice.Protezarea genunchiului presupune prelungirea protezei de gamba prin inglobarea articulatiei mecanice ce substituie genunchiul si fixarea pe coapsa.

2.4. Proteze pentru coapsa si sold Protezele pentru coapsa incearca sa rezolve probleme de afectare intr-o anumita masura a coapsei, respectiv a femurului.Constructiv aceste proteze rezulta prin prelungirea protezelor pentru ansamblul genunchi-gamba-talpa. Pincipalele parti componente ale unei proteze de coapsa sunt: mansonul de coapsa, mansonul de gamba, elementele mecanice de consolidare a gleznei si elementele de fixare ale protezei

3. Protezarea cutiei toracice Cutia toracica, pe langa rolul de protectie a unor organe vitale (plamanii,inima) asigura prin miscari ritmice inspiratia si expiratia.In cazul unor afectiuni se pot folosi proteze sub forma unor corsete speciale pentru consolidare care pot deveni si active pentru a controla respiratia. Anumite afectiuni ale coloanei vertebrale se pot rezolva prin folosirea unor structuri reglabile formate din axe si carlige.Structura coloanei vertebrale este utila si din perspectiva realizarii unor roboti madicali vertebroizi care sa poata realiza traiectorii complicate, care pot fi necesare in anumite situatii medicale (exemple: inspectii endoscopice, operatii estetice complexe

Aplicatii:În România, toţi cetăţenii au dreptul la endoproteze(endoprotezele se implanteaza in organism) gratuit, prin intermediul Programului Naţional de Endoprotezare, derulat de Ministerul Sănătăţii.57 de spitale şi de clinici de ortopedie implantează proteze şi 47 dintre ele pot să înlocuiască şi proteza primară, prin acest program.Opţiunea pentru o proteză performantă sau pentru una mai puţin performantă aparţine spitalului. Decizia este luată în funcţie de banii de care dispune instituţia, de indicaţia endoprotezei, dar şi de vârsta pacientului, pentru că un tânăr, spre deosebire de un vârstnic, are nevoie de o endoproteză mai performantă, care să-i asigure o viaţă cât mai activă şi care să aibă o durabilitate cât mai mare.

Discurile intervertebrale distruse în urma unor traumatisme pot fi înlocuite cu proteze speciale. Discul artificial este indicat şi persoanelor cu hernie de disc sau cu dureri de spate severe, care au indicaţie de operaţie.Dispozitivul este format din două piese din oţel inoxidabil, care se articulează una pe cealaltă prin intermediul unei bile, asigurând astfel mobilitatea coloanei.Specialiştii din întreaga lume încearcă să creeze proteze de şold sau de genunchi care să se apropie cât mai mult de mobilitatea articulaţiei naturale. În ciuda eforturilor, ei nu au reuşit încă să aducă o proteză la performanţa unei articulaţii naturale.

Cu cele existente în prezent, pacientul poate duce o viaţă normală, poate face activităţi fizice de intensitate moderată, însă nu şi sporturi de performanţă. De asemenea, nici protezele şi nici endoprotezele nu sunt pe viaţă.Întotdeauna trebuie înlocuite total sau parţial după un anumit număr de ani (de la 8 la cel mult 20 de ani), pentru că se uzează. De-a lungul timpului, specialiştii au testat diferite metale şi materiale plastice, dar multe dintre ele s-au dovedit fie prea puţin durabile, fie prea rigide pentru a reda mobilitatea.

Endoprotezele necesită o pregătire prealabilă a musculaturii satelite articulaţiei respective. Prin urmare, se vor lucra muşchii care consolidează genunchiul, şoldul, respectiv coloana vertebrală, pentru ca proteza să poată fi întreţinută funcţional cu uşurinţă.Recuperarea postprotezare durează minimum şase luni, dar întreţinerea funcţională a protezei durează toată viaţa pacientului. Avem în vedere faptul că o articulaţie disfuncţională, care necesită înlocuirea ei cu o proteză, a ajuns în acest stadiu, de cele mai multe ori, ca urmare a degradării sale în timp.Devine astfel logică integrarea pacientului într-un program de recuperare medicală şi de întreţinere funcţională. În caz contrar, există riscul ca afectarea articulaţiei să se răsfrângă asupra protezei, ceea ce duce la deteriorarea materialului din care este fabricată şi la compromiterea actului operator.Programele de recuperare trebuie însuşite corect, într-un centru specializat, sub îndrumarea specialistului în recuperare medicală, care va urmări pacientul în dinamică şi va face un bilanţ funcţional periodic.Cele mai multe proteze implantate în România şi în întreaga lume sunt de şold. Protezele de sold sunt folosite cel mai frecvent datorita artrozei progresive severe de la nivelul soldului. Acest tip de artroza este prezent in general in procesul de imbatranire, in cazul unei articulatii anormale congenital sau in cazul unui traumatism al soldului. Alte situatii care duc la inlaturarea totala a soldului includ fracturile de sold, artrita reumatoida si necroza aseptica a capului femural. Necroza capului femural poate fi cauzata de fractura soldului, medicamente si substante chimice(alcoolul) si situatii medicale ( transplantul de rinichi ).Pentru şold există două tipuri de proteze: cimentate şi necimentate. Cele necimentate se fixează direct pe os, iar cele cimentate sunt fixate cu ajutorul unui ciment. Acestea din urmă sunt indicate vârstnicilor, deoarece calitatea osului este mai slabă la ei şi nu permite fixarea directă.Dezavantajul protezei cimentate este că se schimbă (revizuieşte) foarte greu după ce se uzează, de aceea nu se recomandă tinerilor, care trebuie să înlocuiască de mai multe ori proteza pe parcursul vieţii.O proteză de şold este formată dintr-o piesă care se fixează pe bazin, numită cupă, şi o altă piesă care se fixează pe femur şi se numeşte coadă. De obicei, coada este fabricată din metal (aliaje), iar cupa dintr-o polietilenă specială. Acest material se uzează în timp, având o durabilitate medie de 12-16 ani.Mai performante decat acestea sunt endoprotezele construite în totalitate din metal (aliaje). Ele au o durabilitate mai mare (de până la 25 de ani, susţin producătorii), dar totodată au şi o stabilitate mai mare, riscul de luxaţie fiind mai mic faţă de protezele cimentate şi necimentate.

Proteze de gleznă se pun în România, însă atât la noi, cât şi în străinătate, rezultatele postoperatorii sunt modeste. Aceasta pentru că, pe de o parte, glezna suportă întreaga greutate a corpului, iar o proteză nu poate avea o durabilitate mare din acest motiv, iar pe de altă parte, pentru că tehnologia nu este foarte performantă deocamdată.

Cu atât mai mult la o persoană supraponderală sau obeză, ea nu este rezistentă. În prezent, cea mai mare durabilitate a unei proteze de gleznă este de circa şase ani. În locul protezei se preferă desfiinţarea acestei articulaţii (intervenţie numită artrodeză) atunci când durerea artrozică devine insuportabilă.

Operaţiile de protezare a genunchiului erau o raritate în România în urmă cu câţiva ani. Acum, tot mai multe clinici de ortopedie fac această intervenţie, care este extrem de laborioasă. Proteza este şi ea complexă, pentru că articulaţia genunchiului are o structură complicată, greu de reprodus. Cercetarea în domeniul protezării genunchiului este în urma celei a şolduluiDispozitivele existente în prezent pot înlocui parţial sau total articulaţia genunchiului, în funcţie de indicaţie. Cele mai performante proteze sunt fabricate din titan, iar cartilajele, dintr-o polietilenă specială. Durabilitatea lor este de 16-20 de ani la o persoană cu o greutate normală şi care face activităţi fizice moderateProtezarea cotului este posibilă în România de puţin timp, numărul intervenţiilor realizate până acum nefiind foarte mare. Protezele sunt necesare în situaţiile în care articulaţia cotului este distrusă de fracturi, de poliartrită reumatoidă sau de tumori.Cea mai performantă proteză de cot poate reda aproape în totalitate funcţionalitatea acestei articulaţii, permiţând mişcări de flexie şi de extensie. Ea este fabricată dintr-un aliaj special, iar elementele de îmbinare sunt realizate dintr-o polietilenă specială.