Nitinol Basiswissen

Nitinol für medizinische Anwendungen

Die ungewöhnliche Fähigkeit von Nitinol, große Belastungen aufnehmen zu können, im Zusammenhang mit der Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe hat einen weitreichenden Anwendungsbereich in der Medizintechnik zur Folge. Dies gilt sowohl für medizinische Mehrweg- als auch Einweginstrumente, Implantate und Komponenten. Die Formgedächtnislegierung Nitinol ist benannt nach dessen Fundstelle, der Forschungseinrichtung: Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory. Wenn das Material im kühlen Zustand verformt wird, kehrt es nach einer Erwärmung wieder in seine ursprüngliche Gestalt zurück. Die Besonderheit von Nitinol kennzeichnet sich durch diese umkehrbare, feste Phasenveränderung, bekannt als martensitische Umwandlung. Das Legierungsmaterial bildet eine kristalline Struktur, die dazu fähig ist, von einer Form in eine andere überzugehen. Temperaturänderung und/oder Belastung veranlassen diese Umwandlung. Oberhalb seiner Umwandlungstemperatur ist das superelastische Nitinol in der Lage, einem geringen Grad an Verformung zu widerstehen, wenn eine Last angelegt wird. Sobald die Last entfernt wird, kehrt es in seine ursprüngliche Form zurück. Unterhalb seiner Transformationstemperatur unterliegt Nitinol dem Formgedächtniseffekt. Nach einer Verformung wird es in dieser Form verbleiben, bis man es oberhalb der Umwandlungstemperatur erhitzt, sodass es in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Nitinol ist für seine hochgradige Biokompabilität bekannt und damit für den Einsatz in Implantaten besonders geeignet. Diese einzigartigen Eigenschaften und die Möglichkeit der Maßanfertigung von Nitinol kommen vielen Anwendungen in der Medizintechnik zugute.

Nitinol kehrt in seine ursprüngliche Form zurück ...

Austenit und Martensit ... das heißt, dass Chirurgen ein Instrument verformen können, um es der Anatomie des Patienten entsprechend anzupassen. Nach der Hitzesterilisation begibt es sich wieder in seine Ausgangsform (thermischer Formgedächtniseffekt). Beispiele zu dieser Anwendung sind Dilatatoren und Saugkanülen.

Nitinol ist superelastisch, ...

... was es dem Material ermöglicht, stärker gebogen zu werden als Edelstahl. Dünne Drähte und Rohre aus Nitinol werden über mehrfach gewundene Wege im Körper geleitet und bleiben dennoch steuerbar. Die Superelastizität ermöglichst es, Nitinol-Instrumenten und -Komponenten die verschiedensten Formen auch bei Spannung aufrechtzuerhalten.

Nitinol ist knickfest und flexibel, ...

... wodurch es sich als Material für endoluminale Instrumente wie Fangkörbchen eignet. Die Körbe sind extrem flexibel. Sie ermöglichen einen einfachen Zugang, kombiniert mit hoher Knickfestigkeit, hoher Aufstellkraft und 1-zu-1-Übertragung der Bewegung.

Nitinols biomechanische Eigenschaften ...

... ähneln biologischem Material aus der mechanischen Sichtsweise. Materialien wie Edelstahl oder Titan sind extrem steif und kaum elastisch, daher geben sie auch beim Druck von umgebendem Gewebe nicht nach. Nitinol mit seinen zum menschlichen Gewebe ähnlichen biomechanischen Eigenschaften dagegen erlaubt wiederholbare Wechselbeanspruchungen und ist daher als Implantatmaterial geeignet.

Nitinol ist nicht-ferromagnetisch ...

... mit einer geringeren magnetischen Suszeptibilität als Edelstahl und somit einer deutlich höheren Eignung für alle bildgebenden Verfahren.

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