A volte, a causa di lesioni o malattie, le articolazioni portanti come le ginocchia o le anche devono essere sostituite con le protesi ortopediche. Gli interventi chirurgici non sono solo estremamente dolorosi ma anche costosi e rischiosi; pertanto, la longevità di questi apparecchi è un aspetto fondamentale: le protesi devono essere durevole e generare detriti minimi. La lunga durata si ottiene grazie all'uso di rivestimenti resistenti come cromo duro o ceramica.
La sostituzione di un ginocchio o di un'anca è un intervento chirurgico con lo scopo di rinnovare le superfici portanti, al fine di alleviare il dolore e ripristinare la funzionalità dell'articolazione.
A tale scopo i componenti di ricambio devono soddisfare requisiti di resistenza all'usura molto severi. In genere, esiste una correlazione tra la capacità di un materiale di resistere all'usura e la sua durezza; la durezza Vickers (HV) di un materiale è un sistema metrico che lo caratterizza in maniera soddisfacente. Tuttavia i tradizionali tester Vickers sono in grado di produrre (solamente) una durezza composita del rivestimento e del substrato, in quanto i carichi di prova utilizzati da questi strumenti sono troppo elevati. La precisione dei risultati può risentire anche dell'influenza dell'operatore, poiché le diagonali della rientranza devono essere misurate con attenzione al microscopio.
Nei casi in cui è fondamentale evitare ogni influenza da parte del substrato, la nanoindentazione è la tecnica adatta, in quanto utilizza carichi molto bassi per misurare l'alta tensione dei rivestimenti. FISCHERSCOPE® HM2000 è lo strumento ideale per questo compito, in quanto calcola automaticamente l'alta tensione eseguendo il monitoraggio in linea della profondità di penetrazione, eliminando in questo modo qualsiasi possibile errore dell'utente. Inoltre, il modulo elastico può essere calcolato anche utilizzando la pendenza della curva di scarico.
Lo studio seguente utilizza FISCHERSCOPE® HM2000 per misurare la durezza su una protesi con un rivestimento di cromo duro spesso 7µm. Come mostrato nella Figura 1 l'applicazione di un carico massimo di 50 mN produce una profondità di rientro ampiamente entro il 10% di spessore di rivestimento consigliato.
Il microscopio integrato e il piano XYZ motorizzato di HM2000 consentono di effettuare misure dirette su geometrie complesse come protesi artificiali del ginocchio, con una preparazione minima del campione. La durezza media del rivestimento cromato misurata in questo esempio è stata di 1084,8 HV, con un modulo elastico medio di 279,7 GPa.
Nessun paziente o medico desidera che una protesi articolare si logori prima del tempo. Affinché gli apparecchi medici impiantati chirurgicamente siano duraturi, devono essere dotati di un rivestimento adeguato. La nanoindentazione è il metodo migliore per verificare questa qualità. Le caratteristiche e le capacità di FISCHERSCOPE® HM2000 consentono di effettuare misure accurate direttamente sulle protesi utilizzate nella chirurgia ortopedica. Per ulteriori informazioni, contatta il tuo rappresentante locale FISCHER.