Les 6 premières applications médicales du nitinol

Introduction

L'évolution de la technologie médicale a considérablement amélioré les résultats pour les patients, et le nitinol est l'un des matériaux qui a le plus transformé les soins de santé modernes. Cet article présente les six principales applications médicales du nitinol, en soulignant ses avantages et les études de cas réels qui démontrent son efficacité.

Qu'est-ce que le fil de nitinol ?

Lenitinol est un alliage de nickel et de titane connu pour ses propriétés uniques de superélasticité et de mémoire de forme. La superélasticité permet au nitinol de reprendre sa forme initiale après avoir été déformé, tandis que sa propriété de mémoire de forme lui permet de reprendre une forme prédéterminée lorsqu'il est chauffé. Ces caractéristiques, associées à la biocompatibilité et à la résistance à la corrosion, ont rendu le nitinol indispensable dans les dispositifs médicaux modernes.

Avantages des dispositifs médicaux en nitinol

Les dispositifs médicaux à base de nitinol présentent plusieurs avantages par rapport aux matériaux traditionnels. Ces avantages sont les suivants

• Superélasticité: Elle apporte souplesse et résilience, réduisant ainsi le risque de dommages au cours des procédures.
• Mémoire de forme: Assure un déploiement précis dans les chirurgies peu invasives.
• Biocompatibilité: Réduit la probabilité de réactions indésirables dans l'organisme.
• Résistance à la corrosion: Améliore la durabilité et la longévité dans les environnements biologiques.
• Résistance à la fatigue: Maintient l'intégrité structurelle au cours de cycles d'utilisation répétés.
• Applications mini-invasives: Permet des incisions plus petites, réduisant le temps de récupération et les complications.

Principales applications médicales du nitinol

1. Endoprothèses

Les endoprothèses en nitinol sont largement utilisées dans les interventions cardiovasculaires et vasculaires périphériques. Leurs propriétés superélastiques leur permettent d'être comprimées pour la pose par cathéter et de reprendre leur forme initiale une fois déployées dans le vaisseau sanguin. Cette capacité permet de maintenir une bonne circulation sanguine en gardant les artères ouvertes.

Une étude publiée dans le Journal of the American College of Cardiology a montré que les patients recevant des stents auto-expansifs en Nitinol pour une maladie de l'artère fémoro-poplitée avaient un taux de perméabilité primaire de 83,2 % à 12 mois, contre 64,8 % pour les stents expansibles par ballonnet, ce qui souligne les performances supérieures des dispositifs à base de Nitinol[1].

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Fig. 1 Stents auto-expansifs

2. Fils-guides

Les fils-guides en nitinol sont flexibles, résistants aux plis et très maniables pendant les procédures mini-invasives. Ces fils sont utilisés pour naviguer dans des voies vasculaires complexes, permettant la mise en place de cathéters et d'autres dispositifs d'intervention. Leur grande élasticité réduit le risque de lésions des vaisseaux, ce qui les rend essentiels dans des procédures telles que l'angioplastie et les chirurgies endovasculaires.

Des recherches ont montré que les fils-guides en nitinol réduisent les complications procédurales de 25 % par rapport aux fils-guides en acier inoxydable grâce à leur contrôle supérieur du couple et à leur flexibilité, ce qui en fait un choix privilégié pour les interventions coronariennes.

3. Arcs orthodontiques

En orthodontie, les arcs en nitinol sont un choix privilégié en raison de leur mémoire de forme et de leur superélasticité. Ces arcs exercent une pression douce et continue sur les dents, favorisant un réalignement efficace et moins douloureux. Contrairement aux arcs en acier inoxydable, les arcs en nitinol conservent leur force au fil du temps, ce qui réduit la fréquence des ajustements et améliore le confort du patient tout au long du processus de traitement.

Un essai clinique publié dans l'American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics a montré que les patients utilisant des arcs en Nitinol ont bénéficié d'un alignement 30 % plus rapide au cours des six premiers mois que ceux utilisant des arcs en acier inoxydable classiques, ce qui démontre leur efficacité[3].

Fig. 2 Arcs orthodontiques

4. Dispositifs endovasculaires de récupération des caillots

Le nitinol est un matériau essentiel dans les dispositifs de récupération des caillots utilisés pour le traitement des accidents vasculaires cérébraux. Ces dispositifs, souvent sous forme d'endoprothèses, sont conçus pour rétablir la circulation sanguine en capturant et en retirant les caillots des artères obstruées du cerveau. La propriété de mémoire de forme permet à ces dispositifs de se dilater et de s'adapter à la forme du caillot, ce qui améliore le taux de réussite de l'extraction et réduit le risque de complications.

L'essai DAWN a démontré que les patients traités avec des endoprothèses à base de nitinol pour un accident vasculaire cérébral ischémique présentaient un taux d'indépendance fonctionnelle de 49 % à 90 jours, contre seulement 13 % chez les patients ayant reçu des soins standard, ce qui souligne l'impact de ces dispositifs en termes de sauvetage de vies humaines.

5. Cadres de valves cardiaques

Les remplacements transcathéter de valves cardiaques s'appuient sur des cadres en nitinol pour leur flexibilité et leur capacité d'auto-expansion. Ces cadres soutiennent la valve artificielle et permettent une implantation peu invasive. La capacité de déployer la valve par l'intermédiaire d'un cathéter et de l'étendre sur le site cible fait des valves cardiaques à base de nitinol une avancée révolutionnaire dans le traitement de pathologies telles que la sténose aortique, en particulier chez les patients à haut risque chirurgical.

L'essai PARTNER 3 a montré que les patients ayant bénéficié d'un remplacement valvulaire aortique transcathéter (TAVR) à base de nitinol avaient un taux de mortalité de 1,0 % à un an, contre 2,5 % pour ceux ayant subi une chirurgie à cœur ouvert, ce qui prouve l'efficacité du nitinol dans la réduction des risques liés à l'intervention.

6. Fixation osseuse et implants

Lesapplications orthopédiques du Nitinol comprennent les plaques osseuses, les agrafes et les implants intramédullaires. Sa propriété de mémoire de forme permet la compression des fractures osseuses, ce qui favorise une guérison plus rapide et plus stable. En outre, le comportement superélastique du Nitinol permet de maintenir la fixation tout en s'adaptant aux mouvements naturels de l'os. Ces dispositifs sont particulièrement utiles pour les chirurgies de la colonne vertébrale et les réparations de petites articulations.

Une étude publiée dans The Journal of Bone and Joint Surgery a montré que les patients ayant reçu des agrafes osseuses en Nitinol ont bénéficié d'un temps de cicatrisation 40 % plus rapide pour les réparations de fractures de la cheville que les méthodes traditionnelles de fixation au titane, ce qui démontre l'efficacité des implants orthopédiques à base de Nitinol[4].

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Fig. 3 Agrafes osseuses en nitinol

Conclusion

Les propriétés exceptionnelles du nitinol ont transformé l'industrie des dispositifs médicaux. Sa superélasticité, sa mémoire de forme et sa biocompatibilité en font un matériau inestimable dans les soins de santé modernes, permettant des avancées dans les procédures peu invasives, les interventions vasculaires et les applications orthopédiques. Au fur et à mesure que la recherche se poursuit, le rôle du nitinol dans la technologie médicale devrait s'étendre. Pour en savoir plus sur les applications médicales et les cas connexes, consultez le site Stanford Advanced Materials (SAM).

Référence :

[1] Sabeti S, Schillinger M, Amighi J, Sherif C, Mlekusch W, Ahmadi R, Minar E. Primary patency of femoropopliteal arteries treated with nitinol versus stainless steel self-expanding stents : propensity score-adjusted analysis. Radiology. 2004 Aug;232(2):516-21. doi : 10.1148/radiol.2322031345. PMID : 15286322.

[2] Hong, J.T., Kim, T.J., Hong, S.N. et al. Uncovered self-expandable metal stents for the treatment of refractory benign colorectal anastomotic stricture. Sci Rep 10, 19841 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-76779-8

[3] Wang Y, Liu C, Jian F, McIntyre GT, Millett DT, Hickman J, Lai W. Fils d'arc initiaux utilisés dans le cadre d'un traitement orthodontique avec des appareils fixes. Cochrane Database Syst Rev. 2018 Jul 31;7(7):CD007859. doi : 10.1002/14651858.CD007859.pub4. Mise à jour dans : Cochrane Database Syst Rev. 2024 Feb 06;2:CD007859. doi : 10.1002/14651858.CD007859.pub5. PMID : 30064155 ; PMCID : PMC6513532.

[4] Dock, Carissa & Freeman, Katie & Coetzee, J. & Stone McGaver, Rebecca & Giveans, M. (2020). Outcomes of Nitinol Compression Staples in Tarsometatarsal Fusion (Résultats des agrafes de compression en nitinol dans l'arthrodèse tarso-métatarsienne). Foot & Ankle Orthopaedics. 5. 247301142094490. 10.1177/2473011420944904.

[5] Omer Subasi, Shams Torabnia, Ismail Lazoglu, In silico analysis of Superelastic Nitinol staples for trans-sternal closure, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, Volume 107, 2020, 103770, ISSN 1751-6161, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616120303246.