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Dureza de los recubrimientos en implantes médicos que soportan peso

A veces, debido a una lesión o enfermedad, las articulaciones de los cojinetes de carga, como las rodillas o las caderas, deben sustituirse por ortopedia artificial. Tales cirugías no sólo son extremadamente dolorosas, sino también costosas y riesgosas; por lo tanto, la longevidad de estos aparatos es primordial: los implantes deben ser duraderos y generar residuos absolutamente mínimos. La larga vida útil se logra mediante el uso de recubrimientos resistentes como el cromo duro o la cerámica.

El reemplazo de una rodilla o cadera es un procedimiento quirúrgico importante para renovar las superficies que soportan peso, con el fin de aliviar el dolor y restaurar la funcionalidad de la articulación.

A fin de cumplir con su propósito previsto, las piezas de repuesto deben cumplir con requisitos muy exigentes de resistencia al desgaste. Típicamente, hay una correlación entre la capacidad de un material para soportar el desgaste y su dureza; la dureza Vickers (HV) de un material es una métrica que caracteriza bien esto. Pero los probadores Vickers tradicionales suelen producir (sólo) una dureza compueste tanto del recubrimiento como del sustrato, porque las cargas de prueba utilizadas por estos dispositivos son demasiado altas. La precisión de los resultados puede verse afectada aún más por la influencia del operador, ya que las diagonales de la sangría deben medirse cuidadosamente – ópticamente – bajo un microscopio.

Nanoindentation es una técnica bien establecida que utiliza cargas muy bajas para medir el HV de los recubrimientos cuando es crítico evitar toda influencia del sustrato. El FISCHERSCOPE® HM2000 es el instrumento ideal para esta tarea, ya que calcula automáticamente el HV a partir del monitoreo en línea de la profundidad de penetración, eliminando así cualquier error del usuario. Además, el módulo elástico también se puede calcular utilizando la pendiente de la curva de descarga.

El estudio siguiente utiliza el FISCHERSCOPE® HM2000 para medir la dureza de un implante con un recubrimiento de cromo duro de 7 m de espesor. La aplicación de una carga máxima de 50mN produce una profundidad de sangría dentro del 10% recomendado del espesor del recubrimiento, como se muestra en la Figura 1.

El microscopio integrado del HM2000 y la plataforma XYZ motorizada permiten tomar medidas directamente en geometrías complejas como implantes de rodilla artificiales, con una preparación mínima de la muestra. La dureza promedio del recubrimiento de cromo medida en este ejemplo fue 1084.8 HV, con un módulo elástico promedio de 279.7 GPa.

Ningún paciente o médico desea que un reemplazo articular importante se desgaste antes de tiempo. Para que los aparatos médicos implantados quirúrgicamente duren, deben revestirse adecuadamente. La nanoindentación es el método de elección para verificar esta calidad. Las características y capacidades del FISCHERSCOPE® HM2000 permiten realizar mediciones precisas directamente en los implantes utilizados en la reconstrucción ortopédica. Para obtener más información, comuníquese con su representante local de FISCHER.

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