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Matériaux > Métaux

Nouveau matériau composite pour fil-guide médical

Publié le 03 novembre 2020 par Patrick RENARD
Source : Fort Wayne

Les fils composites DFT produits par Fort Wayne Metals combinent les propriétés physiques de plusieurs matériaux, qui leur confèrent des performances spécifiques. Selon leur composition, ils répondent à différents besoins. Cet article présente l'exemple de fils-guides utilisés dans le cadre des CTO et des AVC.

La demande de fils composites dans le secteur médical a augmenté régulièrement au cours des deux dernières décennies. L'une des principales applications concerne les fils-guides. Il s'agit de fils minces et souples introduits par les chirurgiens dans l'organisme pour guider un instrument de plus grand diamètre, comme un cathéter ou une sonde d'alimentation.

Figure 1

Pour ce type d'application, l'Américain Fort Wayne Metals propose son fil DFT (Drawn Filled Tube), composé d'une gaine en 35N LT (ASTM F562) avec une âme en Nitinol (ASTM F2063). Marque déposée par Fort Wayne Metals, le 35N LT est un superalliage à base de Cobalt, Nickel, Chrome et molybdène. Le Nitinol est, quant à lui, un alliage de Nickel et de Titane, à mémoire de forme et super-élastique.

Cette association permet d'obtenir un fil-guide à la fois solide, rigide et super-élastique, qui affiche une rigidité proximale et une grande flexibilité distale après meulage. Dédié notamment à des procédures de type CTO (occlusion coronaire totale chronique) ou AVC (accident vasculaire cérébral), ce nouveau type de fil-guide offre au chirurgien un meilleur contrôle de l’extrémité distale grâce à sa structure sans raccord.

Ce concept de fil évite l’assemblage (soudure, sertissage…) de différents matériaux et élimine donc le risque de fracture à la jointure, tout en assurant une transition progressive vers l’extrémité distale.

Des essais ont été conduits sur un fil DFT de 0,34 mm de diamètre avec une gaine en 35Co-35Ni-20Cr-10Mo (alliage 35NL T) et un noyau en Nitinol (50,8 % Ni et 49,2 % Ti). Les réductions des diamètres ont été sélectionnées pour optimiser la rectitude du fil, les niveaux de résistance du 35N LT et les propriétés super-élastiques du noyau en Nitinol. Le matériau composite de ce fil est identifié par l'appellation 35N LT-DFT-30NiTi, ce qui désigne une gaine en 35N LT avec une âme en Nitinol dont la surface de la section transversale représente 30 % de la surface totale du fil. (voir figure 1)

Figure 2

L’étude de performance du fil composite DFT inclut des essais de traction du fil, des essais de traction cyclique du noyau de Nitinol après meulage, des tests de contrôle du couple comparant la réponse de rotation de l’extrémité proximale et distale, et des essais de flexion.

La figure 2 montre une section transversale polie du fil 35N LT-DFT-30NiTi et donne un aperçu des résultats de performance. On notera qu'il n'y avait aucun vide observé à l'interface polie entre les matériaux CoCr et Nitinol, et le meulage à 0,15 mm (non montré ici) a révélé une longueur propre et droite de matériau de noyau super-élastique avec de bonnes performances.

Le premier relevé concerne des tests de traction.

La courbe (a) montre l'extrapolation de la contrainte-déformation de la gaine 35N LT à un diamètre de 0,34 mm, la courbe (b) la réponse contrainte-déformation mesurée sur le fil composite 35N LT-DFT-30NiTi global, et la courbe (c) la réponse contrainte-déformation du noyau de Nitinol après meulage à un diamètre de 0,15 mm. Cette courbe illustre le module d'élasticité initial mesuré de 48 GPa et la résistance à la traction ultime de 1170 MPa.

Le second relevé correspond aux performances de charge de flexion.

Figure 3

La courbe (d) montre la rigidité à la flexion de la structure globale du fil DFT, et la courbe (e) celle d’un fil de Nitinol super-élastique seul, d’un diamètre de 0,34 mm, égal celui du fil testé.

Enfin, la figure 3 concerne la réponse de l’extrémité distale à une rotation de l’extrémité proximale du fil 35N LT-DFT-30NiTi de 0,34 mm de diamètre, sur une longueur d'environ 1,8 m de fil enroulé à l’intérieur d’un tube de guidage en polyéthylène, formant 2 boucles de 200 mm.

Cette figure met en évidence une réponse d’un rapport 1 pour 1, associé à une bonne rectitude de l'âme en Nitinol.

Les résultats de cette étude montrent qu’il est possible d’intégrer des matériaux différents pour obtenir une conception axée sur la fonction.

Si la combinaison 35N LT et Nitinol présentée ici fonctionne, il est envisageable de combiner d’autres matériaux et de faire varier la section du noyau.

A noter que DFT et 35N LT sont des marques déposées de Fort Wayne Metals.

[Source des illustrations : Fort Wayne Metals]


www.fwmetals.com

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