biomaterial_cardiologia

5/11/2018 Biomaterial_Cardiologia - slidepdf.com

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Biomateriais utilizadosBiomateriais utilizadosna Cardiologiana CardiologiaProfªProfª.. DrªDrª. Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia. Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia

IMIM -- 241241 BiomateriaisBiomateriais

Faculdade de EngenhariaMecânica - Unicamp

Instituto Dante Pazzanese de

Cardiologia - IDPC/SP



⊕ Equipamentos médicos

⊕ Próteses e Órteses

⊕ Materiais

Objetivos:Objetivos:

⊕ Tendências



⊕ Bombas de sangue e CEC

⊕ Estabilizadores⊕ Videoscopia

Equipamentos:Equipamentos:

⊕ Instrumental cirúrgico⊕ Desfibriladores



Circulação ExtracorpóreaCirculação Extracorpórea⊕⊕ Primeira bomba de sangue, bomba de roletes, princípioPrimeira bomba de sangue, bomba de roletes, princípio

peristáltico (DEBAKEY, 1934)peristáltico (DEBAKEY, 1934)

⊕⊕ Hemocompatibilidade maior tempo de contato.Hemocompatibilidade maior tempo de contato.



Circulação ExtracorpóreaCirculação Extracorpórea

⊕⊕ Bombas de sangueBombas de sangue

Roletes (hemólise alta) Roletes (hemólise alta) CentrífugasCentrífugas

(hemólise baixa)(hemólise baixa)



Circulação ExtracorpóreaCirculação Extracorpórea⊕⊕ Cirurgias cardíacas de “coração aberto”Cirurgias cardíacas de “coração aberto”

oxigenadorbombadescartável

PACIENTE

sangue venoso

MÓDULO DEACIONAMENTO

motor

O2

fluxômetro

sangue oxigenado

cânulas



⊕⊕ CEC com bomba de roletesCEC com bomba de roletes




⊕⊕ CEC com bomba centrífugaCEC com bomba centrífuga




⊕⊕ Máquina “coraçãoMáquina “coração-- pulmão”:pulmão”:

-- bomba e oxigenadorbomba e oxigenador⊕⊕ Oxigenadores de bolhas, discos, membrana (fibra oca)Oxigenadores de bolhas, discos, membrana (fibra oca)


Módulo Módulo Oxigenador Oxigenador Bomba Bomba



⊕⊕ Hemólise (quebra das hemácias)Hemólise (quebra das hemácias)

⊕⊕ Longo período PO (8 dias);Longo período PO (8 dias);

⊕⊕ Convalescência (3 meses);Convalescência (3 meses);

Problemas com a CECProblemas com a CEC

⊕⊕ Infecções;Infecções;

⊕⊕ Microembolia; eMicroembolia; e

⊕⊕ Pneumonias.Pneumonias.



⊕⊕ Revascularização: Angioplastia e PonteRevascularização: Angioplastia e Ponte

⊕⊕ CirurgiasCirurgias “beating heart“beating heart”, menos traumáticas CEC”, menos traumáticas CEC

⊕⊕ EstabilizadoresEstabilizadores

“Octopus” permitem a“Octopus” permitem a

EstabilizadoresEstabilizadores

sutura com o coraçãosutura com o coraçãobatendobatendo

⊕⊕

Ventosas do polvoVentosas do polvo

http://www.epworth.org.au/services/davincisystem.html



⊕⊕ Colesterol forma depósitos de gorduras (ateromas)Colesterol forma depósitos de gorduras (ateromas)

⊕⊕

Obstrução ou aneurismaObstrução ou aneurisma⊕⊕ Vaso aterosclerótico: rígido, sujeito a inflamaçõesVaso aterosclerótico: rígido, sujeito a inflamações

AteroscleroseAterosclerose

coronáriadireita

obstruída

Depósitos degordura

(ateroma)

Cateter



⊕⊕ Angioplastia ou ponte (arterial ou venosa)Angioplastia ou ponte (arterial ou venosa)

⊕⊕ Enxertos:Enxertos:

-- arteriais,arteriais,

--

Revascularização do MiocárdioRevascularização do Miocárdio

-- sintéticossintéticos

(próteses vasculares)(próteses vasculares)



⊕⊕ Técnicas minimamente invasivasTécnicas minimamente invasivas

⊕⊕ Cirurgia Robotizada (ex.: Robô Da Vinci)Cirurgia Robotizada (ex.: Robô Da Vinci)

⊕⊕ Cirurgias à distância (telepresença)Cirurgias à distância (telepresença)

VideoscopiaVideoscopia

http://www.epworth.org.au/services/davincisystem.html



⊕⊕ Pouco tempo de permanência no organismoPouco tempo de permanência no organismo

(biotoleráveis como aço inoxidável 304)(biotoleráveis como aço inoxidável 304)

Instrumental cirúrgicoInstrumental cirúrgico



⊕⊕ Afastadores, Estabilizadores, Aspiradores, InstrumentalAfastadores, Estabilizadores, Aspiradores, Instrumental

tradicional (pinça, tesoura, bisturi,etc...)tradicional (pinça, tesoura, bisturi,etc...)




⊕⊕ Materiais esterilizáveis e resistentesMateriais esterilizáveis e resistentes







⊕ Instrumental cirúrgico⊕ Marcapassos e desfibriladores



⊕⊕ Função das células marcapasso (NSA)Função das células marcapasso (NSA)

⊕⊕ Início do impulso elétrico de despolarização (atividadeInício do impulso elétrico de despolarização (atividade

elétrica de excitação do miócito)elétrica de excitação do miócito)

Marcapassos e desfibriladoresMarcapassos e desfibriladores

NóduloSinoatrial



Marcapassos e desfibriladoresMarcapassos e desfibriladores⊕⊕ ECG representação gráfica da atividade elétricaECG representação gráfica da atividade elétrica

(despolarização do miocárdio)(despolarização do miocárdio)

⊕⊕ Eletrocardiógrafo (Galvanômetro de Einthoven)Eletrocardiógrafo (Galvanômetro de Einthoven)



Marcapassos e desfibriladoresMarcapassos e desfibriladores⊕⊕ ECG representação gráfica da atividade elétrica,ECG representação gráfica da atividade elétrica,

biopotencial (despolarização do miocárdio)biopotencial (despolarização do miocárdio)




Marcapassos e desfibriladoresMarcapassos e desfibriladores⊕⊕ Vetores da despolarizaçãoVetores da despolarização

⊕⊕ Derivações padronizadas (triângulo de Einthoven)Derivações padronizadas (triângulo de Einthoven)

3



Marcapassos e desfibriladoresMarcapassos e desfibriladores⊕⊕ Marcapasso interno (implantável) e externoMarcapasso interno (implantável) e externo

(paracorpóreo).(paracorpóreo).



Marcapassos e desfibriladoresMarcapassos e desfibriladores⊕⊕ Desfibrilador implantável ou externoDesfibrilador implantável ou externo

⊕⊕

Manual ou automático (AED/DEA)Manual ou automático (AED/DEA)





⊕ Materiais


⊕ Tendências



⊕ Válvulas e anéis de Carpentier

⊕ Enxertos e Stents⊕ Assistência Circulatória DAV, LVAD, TAH

Próteses e Órteses:Próteses e Órteses:



⊕⊕ Mecânicas ou BiológicasMecânicas ou Biológicas

⊕⊕ Mecânicas: Bola, Disco, etc...Mecânicas: Bola, Disco, etc...

Próteses ValvaresPróteses Valvares



⊕⊕ Biológicas: menor duração (10/20 anos), mais caras (R$Biológicas: menor duração (10/20 anos), mais caras (R$

9.000,00/R$ 5.000,00), mas têm menos riscos9.000,00/R$ 5.000,00), mas têm menos riscos

⊕⊕ Anuloplastia e valvoplastia (reparos congênitos)Anuloplastia e valvoplastia (reparos congênitos)

Próteses e órteses valvaresPróteses e órteses valvares

Anel de Carpentier Anel de Carpentier



Válvulas MecânicasVálvulas Mecânicas⊕⊕ Válvulas de disco, um ou dois folhetosVálvulas de disco, um ou dois folhetos

⊕⊕ Relação: área abertaRelação: área aberta vsvs área fechada.área fechada.

⊕⊕ Estudo de fluxo e visualização: determinação da vidaEstudo de fluxo e visualização: determinação da vida

útil da válvulaútil da válvula



⊕⊕ Pericárdio bovino, Duramáter (cadáveres), Porcinas.Pericárdio bovino, Duramáter (cadáveres), Porcinas.

⊕⊕ Tratamento com glutaraldeído (eliminação dosTratamento com glutaraldeído (eliminação dos

fosfolípides evita a calcificação)fosfolípides evita a calcificação)⊕⊕ Armazenamento Formalina (10% formol)Armazenamento Formalina (10% formol)

Válvulas BiológicasVálvulas Biológicas

..



⊕⊕ Enxertos de DacronEnxertos de Dacron®® (tecido) ou Teflon(tecido) ou Teflon®® (polímero)(polímero)

⊕⊕

AntitrombogênicosAntitrombogênicos

Enxertos e StentsEnxertos e Stents



⊕⊕ Biolização e recobrimento das superfície visandoBiolização e recobrimento das superfície visando

biocompatibilidade.biocompatibilidade.⊕⊕ Impermeabilização do DacronImpermeabilização do Dacron®®::

Enxertos e StentsEnxertos e Stents

-- o próprio sangue do paciente; ouo próprio sangue do paciente; ou-- colágeno animal.colágeno animal.

⊕⊕ Baixo coeficiente de atrito do PTFE e baixaBaixo coeficiente de atrito do PTFE e baixatrombogenicidadetrombogenicidade



Órteses Vasculares (Stents)Órteses Vasculares (Stents)

Expandido Expandido Normal NormalComprimidoComprimido



Enxertos e StentsEnxertos e Stents⊕⊕ Coberturas Bioativas ou Biocompatíveis:Coberturas Bioativas ou Biocompatíveis:

⊕⊕

Polissacarídeos, Fosfolipídeos, Polipeptídeos,Polissacarídeos, Fosfolipídeos, Polipeptídeos,Citocininas e Proteínas.Citocininas e Proteínas.

ÓÓ






Dispositivos de AssistênciaDispositivos de Assistência




CirculatóriaCirculatória⊕ Dispositivos de Assistência Ventricular (DAV)

⊕ Biventricular (BVAD), Ventricular Esquerda

,

⊕ Corações Artificiais Totais (TAH)





Circulatória (DAV)Circulatória (DAV)⊕ Insuficiência Cardíaca Congestiva (ICC)

⊕ Ponte para o Transplante Cardíaco (BTT)

⊕ Ponte para a Recuperação (BTR)⊕ Suporte pós Cardiotomia (PCLS)

⊕ Terapia destino (DT)





Circulatória (DAV)Circulatória (DAV)⊕ Totalmente implantáveis, parcialmente

implantáveis, e paracorpóreos

⊕ Pulsáteis ou não ulsáteis fluxo contínuo

- fluxo contínuo: bombas axiais, centrífugas, oumistas

⊕ Acionamento eletromecânico, eletropneumático,ou eletrohidráulico

DAVDAV



DAVDAV

s t )

T h o r a

t e c

Implantáveis Implantáveis

H e m o p u m p

( T . H . I .

)

Totalmente ouTotalmente ou

ParcialmenteParcialmente

implantáveisimplantáveis

J a r v

i k ( C a r d i o

W

T h o r a

t e c

DAVDAV



DAVDAV

A b i o C o r

( A b i o m e d

)

PulsáteisPulsáteisxx

nãonão--pulsáteis ???pulsáteis ???

I I ( T

. H . I .

)

Eletrohidráulico

A k u

t s u

Pneumático A T A H ( I D P C - S P )

Eletromecânico

Obj tiObj ti





⊕ Materiais


⊕ Tendências

M t i iM t i i



⊕ Produtos

⊕ Características

⊕ Aplicações

Materiais:Materiais:



MetaisMetais⊕⊕ boaboa resistênciaresistência mecânica,mecânica, sese comparadoscomparados comcom osos

polímerospolímeros ee cerâmicascerâmicas

⊕⊕ altaalta resistênciaresistência àà fadiga,fadiga, sese comparadoscomparados comcom asas

cerâmicascerâmicas

⊕⊕ boaboa usinabilidadeusinabilidade

⊕⊕ boaboa resistênciaresistência aoao desgaste,desgaste, sese comparadoscomparados comcom

osos polímerospolímeros



MetaisMetais⊕⊕ BaixaBaixa resistênciaresistência àà corrosãocorrosão emem meiomeio fisiológicofisiológico

⊕⊕ GrandesGrandes diferençasdiferenças dede propriedadespropriedades quandoquando

comparadascomparadas aosaos tecidostecidos

⊕⊕ BaixaBaixa biocompatibilidadebiocompatibilidade (maioria(maioria biotoleráveis,biotoleráveis,

aplicaçõesaplicações temporáriastemporárias ee constanteconstante avaliação)avaliação)..



Metais: utilizaçãoMetais: utilização⊕⊕ Aço inoxidável ASTM 316L, baixo carbono, biotolerávelAço inoxidável ASTM 316L, baixo carbono, biotolerável

⊕⊕ Aço inoxidável ISO 5832Aço inoxidável ISO 5832--9, alta resistência à fadiga9, alta resistência à fadiga

⊕⊕ Aço inoxidável ASTM 304 para intrumental de corte,Aço inoxidável ASTM 304 para intrumental de corte,

biotolerávelbiotolerável⊕⊕ Ti e ligas como Ti 6Al 4V, Ti6Al7Nb, hemocompatíveisTi e ligas como Ti 6Al 4V, Ti6Al7Nb, hemocompatíveis

⊕⊕ Eletromagnéticos como Neodímio e Ferrite dispositivosEletromagnéticos como Neodímio e Ferrite dispositivos

e acionamentos sem contato com o sanguee acionamentos sem contato com o sangue



PolímerosPolímeros⊕⊕ Alta ductilidadeAlta ductilidade

⊕⊕ Em geral, boa biocompatibilidade,Em geral, boa biocompatibilidade,

⊕⊕ Facilidade de conformação e usinagemFacilidade de conformação e usinagem

⊕⊕ Baixa resistência mecânicaBaixa resistência mecânica

⊕⊕ Com o tempo, há a degradação no organismo.Com o tempo, há a degradação no organismo.

P lí tili ãP lí tili ã



Polímeros: utilizaçãoPolímeros: utilização⊕⊕ PolietilenoPolietileno

⊕⊕ DacronDacron®® (Poliéster)(Poliéster)

⊕⊕ TeflonTeflon®® (Politetrafluoretileno PTFE)(Politetrafluoretileno PTFE)

⊕⊕

PoliuretanoPoliuretano⊕⊕ DelrinDelrin®® (boa usinabilidade)(boa usinabilidade)

⊕⊕ PolicarbonatoPolicarbonato

⊕⊕ Silicone (tubos CEC, bolsas de sangue, cânulas eSilicone (tubos CEC, bolsas de sangue, cânulas e

dispositivos)dispositivos)

C â iC â i



CerâmicosCerâmicos

⊕⊕ Boa resistência à compressãoBoa resistência à compressão

⊕⊕ Alta resistência à corrosãoAlta resistência à corrosão

⊕⊕ Baixa resistência à tra ão e ao cisalhamentoBaixa resistência à tra ão e ao cisalhamento

⊕⊕ Baixa tenacidadeBaixa tenacidade

⊕⊕ Biocompatibilidade depende muito do materialBiocompatibilidade depende muito do material

C â i tili ãC â i tili ã



Cerâmicos: utilizaçãoCerâmicos: utilização

⊕⊕ Carbono vítreo e pirolítico,Carbono vítreo e pirolítico,

⊕⊕ Recobrimento enxertos de PFTERecobrimento enxertos de PFTE

⊕⊕ Mancais cerâmicosMancais cerâmicos

-- cerâmica + PE UHMWcerâmica + PE UHMW






⊕ Materiais


⊕ Tendências

Tendências dos Biomateriais naTendências dos Biomateriais na



cardiologiacardiologia⊕ Recobrimentos Biocompatíveis ou Bioativos

⊕ Filmes, géis, proteínas (colágeno), polissacarídeos, ...

Cateter de PTFE utilizado paraCateter de PTFE utilizado paraliberação de drogas na paredeliberação de drogas na parede

interna dos vasosinterna dos vasos




cardiologiacardiologia⊕ Liberação controlada de drogas Stents Coronarianos:

⊕ Recobrimento: fina camada matriz polimérica com adroga “sirolimus” sintetizada e incorporada




cardiologiacardiologia⊕ Engenharia de Tecidos

⊕ Reparo, restauração e regeneração

⊕ Arcabouço “scaffold” (biomateriais); células vivas; e

fatores de crescimento⊕ Maior interação: material x organismo

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