Supersprężyste druty NiTi dla chirurgii małoinwazyjnej

• Autorzy: Lekston Z. , Nawrat Z. , Dybka W. , Kostka P. , Dyzia M.

Warianty tytułu

EN

Superelastic NiTi wires for minimally invasive surgery

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę struktury i własności supersprężystych drutów NiTi przeznaczonych na elementy aktywacyjne i końcówki zminiaturyzowanych prototypowych narzędzi dla chirurgii małoinwazyjnej. Metodą rentgenograficzną (XRD) stwierdzono, że druty w stanie dostarczenia w temperaturze otoczenia miały strukturę fazy macierzystej B2. Metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) stwierdzono, że podczas chłodzenia w badanych drutach przemiana zachodziła bezpośrednio z fazy macierzystej B2 do fazy martenzytycznej B19’. Przemiana odwrotna zachodziła z udziałem fazy romboedrycznej wg schematu B19’→R→B2. Badane druty w próbach rozciągania wykazywały bardzo dobre własności mechaniczne i supersprężystość. W próbach wyginania pod naprężeniem prostych odcinków drutów do kąta 90o, po usunięciu zewnętrznego naprężenia następował całkowity odzysk wyprostowanego kształtu. Krzywe zależności siły w funkcji strzałki ugięcia, zarejestrowane w próbach wielokrotnie powtarzanego, trójpunktowego zginania, potwierdziły bardzo dobre, stabilne własności supersprężyste badanych drutów. Supersprężyste elementy NiTi wykorzystano do przekazu napędu do końcówki roboczej prototypowego narzędzia mechatronicznego Robin Heart Uni 0.

EN

The study presents the structure and properties of superelastic NiTi wires which are aimed to be used for activation elements and tips for miniature prototype tools in minimal invasive surgery. With X-ray diffractometry (XRD) it was found out that the wires in their state of delivery at ambient temperature had the structure of B2 parent phase. Differential scanning calorimetry (DSC) showed that during cooling in the tested wires the phase transition was directly from B2 parent phase to B19’ martensitic phase. The reverse transition was with the participation of rhombohedric R phase according to B19’→R→B2. During stretching the tested wires displayed very good mechanical properties and superelasticity. During bending, when straight parts of the wire were strained to 90o, when external strain was removed, complete recovery of the straightened shape was observed. The curves of the forces in the function of deflection, recorded during multiple three-point bending were the confirmation of very good, stable superelastic properties of the tested wires. Superelastic NiTi elements were used to transmit the drive to the operating tip of the Robin Heart Uni 0 prototype mechatronic tool.

Słowa kluczowe

PL

drut NiTi; chirurgia małoinwazyjna; supersprężyste implanty

EN

NiTi wires; minimally invasive surgery; superelastic implants

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 13, no. 96-98
• Strony: 25--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Lekston Z.

• Uniwersytet Śląski, Instytut Nauki o Materiałach, ul.Bankowa 12, 40-007 Katowice, Polska

autor

Nawrat Z.

• Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu, ul.Wolności 345a, 41-800 Zabrze, Polska
• Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, Katedra Kardiochirurgii i Transplantologii, ul.Szpitalna 2, 41-800 Zabrze, Polska

autor

Dybka W.

• Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu, ul.Wolności 345a, 41-800 Zabrze, Polska

autor

Kostka P.

• Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu, ul.Wolności 345a, 41-800 Zabrze, Polska

autor

Dyzia M.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-007 Katowice, Polska

Bibliografia

• [1] A. R. Pelton, J. DiCello, S. Miyazaki. Optimisation of processing and properties of medical grade Nitinol wire. Min Invas Ther & Allied Technol. 9 (1) (2000) 107-118.
• [2] K. W. K. Yeung, K. M. Cheung, W. W. Lu, C. Y. Chung. Optimization of thermal treatment parameters to alter austenitic phase transition temperature of NiTi alloy for medical implant. Mat. Sci. Eng. A383 (2004) 213-218.
• [3] A. Pelton, D. Stöckel, T. Duerig. Medical Uses of Nitinol. Materials Science Forum 327 (2000) 63-70.
• [4] T. W. Duerig, A. R. Pelton, D. Stöckel. The utility of superelasticity in medicine. Bio-Med. Mat. Eng., 6 (1996) 255-266.
• [5] D. Stöckel. Nitinol medical devices and implants. Min Invas Ther & Allied Technol. 9 (2) (2000) 81-88.
• [6] J. Drugacz, Z. Lekston, H. Morawiec, K. Januszewski. Use of TiNiCo Shape Memory Clamps in the Surgical Treatment of Mandibular Fractures. J. Oral Max. Surg. 53 (1995) 665-701.
• [7] D. Stöckel, A. Melzer. The use of Ni-Ti alloys for surgical instruments. Materials in Clinical Applications, ed. by P. Vincenzini. Techna Srl. (1995) 791- 798.
• [8] T. G. Frank, W. Xu, A. Cuschieri. Shape memory applications in Minimal Access Surgery – The Dundee Experience. Proc. of the Second Int. Conf. on Shape Memory and Superelastic Technologies. Asilomar Conference Center, Pacific Grove , California, 1997, 509-514.
• [9] T. G. Frank, W. Xu, A. Cuschieri. Instruments based on shapememory alloy properties for minimal access surgery, interventional radiology and flexible endoscopy. Min Inv Ther & Allied Technol, 9 (2) (2000) 89-98.
• [10] P. Wieneke, T. Lutze. Technologies for microendoscopes of the future: the MINOP project Min Invas Ther & Allied Technol 7 (3) (1998) 233-239.
• [11] Z. Nawrat. „Brakujące ogniwo pomiędzy robotami chirurgicznymi a narzędziami laparoskopowymi. Mechatroniczne narzędzia chirurgiczne Robin Heart Uni System”. Napędy i sterowanie. Miesięcznik Naukowo-Techniczny. Nr 3 (131), Rok XII (2010) 62-65.