Lääketieteelliseen käyttöön tarkoitettu titaani

Mikä on Titanium?

Titaanimateriaaleja on käytetty jokapäiväisessä elämässä jo pitkään. 1930-luku oli modernin biolääketieteen toiminnallisten materiaalien alkua. Aluksi ruostumaton teräs kehitettiin käytettäväksi lääketieteellisissä ja implanttisovelluksissa. Koboltista valmistettu metalliseos on toinen materiaali. Titaanista ja sen lejeeringistä tuli uusin sukupolvi metallisia biomateriaaleja 1960-luvun tienoilla. Mieleenpainuvimmasta ulkonäöstään lähtien titaania on kuvattu ihmemetallina ja se on saanut laajan huomion.

Miksi titaani on niin ainutlaatuinen?

Titaanion siirtymämetalli, jolla on suuri lujuus ja pieni tiheys. Se kestää korroosiota erilaisissa olosuhteissa. Erityisesti titaani on latenttia ja kestää kehon nestettä ja kudosta. Nämä ovat väitetty bioyhteensopivuus ja kulutuksen estäminen. Ne ovat välttämättömiä vaatimuksia lääketieteen sovelluksille.

Titaanin, ruostumattoman teräksen ja kobolttiseoksen perusominaisuudet on esitetty taulukossa 1. Pienin tiheys on 4,51 g/cm-3 titaanilla, kun taas suurin tiheys on 8 g/cm-3 titaanilla. ruostumaton teräs. Titaanilla on paljon korkeampi lujuus/tiheyssuhde, 76 kNm/kg samalla vetolujuudella. Sen lujuus/tiheys on 63 kNm/kg, joten se on 20 prosenttia vahvempi kuin ruostumaton teräs. Titaanin kimmomoduuliarvo on vain puolet kobolttiseoksen ja tavanomaisen ruostumattoman teräksen arvosta. Se muistuttaa huomattavasti enemmän ihmisen luuta. Lisäksi titaanilla on alhainen lämpölaajeneminen ja johtavuus, mikä tekee siitä ei-ferromagneettisen.

Titaanilla ja sen komposiitilla on hyödyllisimpiä ominaisuuksia, jotka tekevät niistä valtavan tuloksen lihasten hyvinvoinnissa, välikappaleissa ja huolellisissa instrumenttikentissä. Baoji kaupungin Changsheng Titanium co. ltd on titaani- ja Cu-Ni-metallimyllyjen ja valmiiden tuotteiden valmistaja ja toimittaja kattavimmassa valikoimassa laatuja, kokoja ja myllytuotteita.

Baoji city Changsheng Titanium co tarjoaa markkinoille metallien halvimmat hinnat ja korkeimmat tekniset standardit. Ltd, joka sijaitsee Kiinan titaanituotannon sydämessä. Olemme varmoja siitä, että emme voi olla parhaita kustannuksissa ja laadussa, olemme esittäneet kustannustakuumme. Titaani on titaani- ja CuNi-myllyjen ja valmiiden tuotteiden toimittajien suosituin valinta maailmanlaajuisesti.

Mikä on titaanin tiheys?

Koska titaanimetalli on haastavampaa erottaa, se ei ole yhtä edullista kuin rauta, joten sen sovellukset ovat yleensä erikoistuneet. Titaanimetallin ominaisuudet ovat erittäin arvokkaita. Kuten alumiini, se muodostaa ohuen suojaavan oksidikerroksen korroosion estämiseksi, mikä tekee siitä käytännössä inertin. Titaaniseokset ovat tärkeitä ilmailuteollisuudelle, koska sen tiheys on 4,5 grammaa/cm3, mikä on huomattavasti pienempi kuin raudan. Siitä valmistettiin paljon SR-71 Blackbirdiä, joka oli maailman nopein miehitetty lentokone. Sitä käytettiin myös monien suurten matkustajalentokoneiden, kuten Airbusien ja 747-lentokoneiden, moottoreiden ja rungon valmistukseen.

Merivedenkestonsa vuoksi tätä metallia käytetään merisovelluksissa, kuten potkurin akseleissa. Sanotaan myös, että venäläiset käyttivät sitä sukellusveneiden rakentamiseen. Titaani ei ole myrkyllistä, eikä keho hylkää sitä. Koska se liittyy myös luuhun, sitä on käytetty kirurgisissa toimenpiteissä, kuten hammasimplantaatioissa ja nivelleikkauksissa, erityisesti lonkkanivelissä.

Miksi titaania käytetään implanteissa?

Hammasimplanttien markkinat, joiden arvo on maailmanlaajuisesti noin 4,6 miljardia dollaria, avasivat mahdollisuuden palauttaa potilaan hampaiden terveys ja toiminta [6]. Biologisen yhteensopivuuden ja alhaisten kustannusten vuoksi titaani-implantteja käytetään markkinoiden yleisimmin käytettynä materiaalina.

Titaani on bioinertti materiaali, joka ei käytännössä aiheuta tuhoisaa vaikutusta ympäröivään kudokseen. Huolimatta materiaalin kuvauksesta useista luontaisista eduista, se ei kuitenkaan integroidu hyvin luu- ja ienkudokseen ilman riittävää pintakäsittelyä, mikä voi johtaa implantin epäonnistumiseen. Huono osseointegraatio on syynä näihin vaurioihin, jotka vaikuttavat implantin vakauteen luussa ja voivat johtaa infektioiden ja tulehdusprosessien kehittymiseen implanttia ympäröivässä tilassa [7]. Erilaisia ​​pintakäsittelyjä haitallisten bakteeribiofilmien muodostumisen estämiseksi ja osseointegraation parantamiseksi tutkitaan keinona vähentää näitä ongelmia. Nanoteknologia on luonut myönteisiä vaikutuksia hammaslääketieteessä, koska sillä on mahdollisuus toimittaa pinnat tietyllä maantieteellisellä ja synteettisellä kappaleella työstämään materiaalien biologisesti yhteensopivia ominaisuuksia.

Onko kirurginen titaani magneettista?

Metalli-implantit ovat erityisen alttiita implanttien siirtymisen ja radiotaajuuksien (RF) aiheuttaman kuumenemisen riskeille, jotka molemmat voivat vahingoittaa ympäröivää kudosta, koska MRI-laitteet käyttävät voimakkaita magneetteja [11].

Tutkimusten mukaan magneettikuvauksen aiheuttama siirtymä ei vaikuta implantteihin, jotka on kiinnitetty turvallisesti luuhun [1,12]. Koska käynnissä olevia tutkimuksia ei ole tehty, röntgenkuvausta ei suositella nopealla leikkauksen jälkeisellä jaksolla potilaille, joilla on koskemattomia upotuksia, kuten kiharat, kanavat ja stentit [6]. Koska implantin pyörrevirrat ovat samansuuntaisia ​​skannerin staattisen magneettikentän kanssa, RF-lämmitys on teoriassa mahdollista. Joka tapauksessa kaikki kumppanitutkimukset ovat paljastaneet, että tämä lämpötilan muutos on merkityksetön, mikä osoittaa, että huolet radiotaajuisen lämpenemisen aiheuttamista kudosvaurioista ovat aiheettomia.

Metalli-implanttien aiheuttamat kuva-artefaktit voivat aiheuttaa tulosten väärintulkintoja. Optimoimalla skannausparametreja ja muokkaamalla magneettiresonanssipulssisekvenssejä teknologinen kehitys voi vähentää kuvan vääristymiä. Lääkäreiden on otettava huomioon kuvantamisen edut sekä mahdollisuus implantin aiheuttamaan kuvan vääristymiseen päättäessään, tehdäänkö potilaille magneettikuvauksia vai ei.

MRI:n magneettikentällä ei ole vaikutusta titaaniin, koska se on paramagneettinen materiaali. MRI:tä voidaan käyttää turvallisesti potilailla, joilla on implantit, koska implanttien aiheuttamien komplikaatioiden riski on erittäin pieni. Kuitenkin seoksia käytetään kallon kasvojen alueella käytettävien titaanilevyjen valmistukseen. Koska MRI:n vaikutuksiin vaikuttaa seoksen aineosien osuus, tarvitaan tarkempaa tutkimusta.

Väärennetty liitos ja kliininen upotus

Kokonaisväestö kehittyy vuosien aikana. Haluamme elää pidempään ja elää erittäin aktiivista elämää tänään. Urheiluun, liikenteeseen ja muuntyyppisiin onnettomuuksiin liittyy kaikki loukkaantumisia. On selvää, että väärennösliitosten kiinnostus kehittyy jatkuvasti. Titaania ja sen komposiitteja on yleensä käytetty upotettujen laitteiden valmistukseen, esimerkkejä tekonivelistä ovat esimerkiksi luulevyt, murtumien kiinnitysruuvit, sydänläppäproteesit, tahdistimet ja tekosydämet. Yli 100 miljoonaa potilasta maailmanlaajuisesti saa korvaushoitoa vuosittain, ja yli 1,000 tonnia titaania lisätään potilaiden kehoon.

Nämä metalliset implantit on muotoiltava mekaanisesti tietyllä tavalla, jotta ne säilyttävät toimintansa käytön aikana. Päivittäisten toimien aikana taivutamme, vääntelemme, puristamme ja supistamme lihaksiamme. Nämä keinotekoiset osat eivät saa vahingoittua, kun ne altistetaan kuormitukselle väsymiselle, hankaukselle ja iskuille. Titaani on 50 prosenttia kevyempi kuin ruostumaton teräs, ja sen lujuus-tiheyssuhde on 20 prosenttia korkeampi. Se on vahvempi ja kevyempi. Siinä vaiheessa, kun se upotetaan ihmiskehoon, se vähentää kehon kuormitusta. Potilaat voivat liikkua vapaammin. Keinotekoisen osan ja ihmiskehon välissä on jännitystä. Epäsopivuus kimmomoduulissa johtaa ns. rajapintajännitykseen. Taulukosta 1 voimme nähdä, että titaanilla on pienin joustokerroin näistä kolmesta materiaalista. Titaani-implantti ja ihmisen luu ovat paljon mekaanisesti yhteensopivia.

Fysiologisesti keho hylkää tuntemattomia osia. Implanttileikkauksen jälkeen kliinistä tulehdusta, punoitusta ja kutinaa esiintyy usein, kun ruostumatonta terästä ja seoksia käytetään biomateriaaleina. Titaani ja sen seokset ovat tunnettuja biologisesta inertsistään. Ne ovat erittäin kestäviä korroosiolle ihmisen veren upotusympäristössä. Se vastustaa ihmisen verta ja solukudosta yleisesti ottaen hyvin, mikä takaa suuren samankaltaisuuden. Kontaminaatiota ja epäsuotuisasti herkkiä vasteita ei käytännössä ole, mikä vaikuttaa poikkeuksellisen paljon potilaiden toipumiseen. Titaanin lukuisat sovellukset perustuvat tähän.

Ylivoimaisen biologisen yhteensopivuuden vuoksi kaupallisesti puhdasta titaania (Cp Ti) pidetään yleensä parhaana ehdokkaana. Kuitenkin ELI-lejeeringit Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr ja Ti{ {6}}Al-4V:tä käytetään laajalti myös lääketieteellisissä implanteissa. Vilkaise itsekin sivustoamme kysyäksesi eri tuotteistamme!

Ortopedian laitteet Luun epämuodostumien hoito on ortopedian pääpaino. Jotta vääntynyt vartalo palautuisi normaaliasentoon, tarvitaan ulkoista voimaa. Lihasterveyslaitteiston tulee antaa vahvaa tukea ja palauttaa mieleen kehon oikea tila. Kulumisen eston ja eroosion vastustuksen lisäksi tässä odotettu uusi ominaisuus on muotomuisti. Titaanista ja nikkelistä valmistetuilla muotomuistiseoksilla on sekä korkea lujuus että muistiominaisuudet. Ti-Ni-seosta käytetään tällä hetkellä tavallisten luulevyjen, intramedullaaristen kynsien, alaleuan sisäisen kiinnityksen, skolioosin korjauksen ja muiden vastaavien laitteiden valmistukseen.

Hammasimplanteilla on omat erityispiirteensä. On olemassa kolmenlaisia ​​hampaita: zygomatic, osseointegrated ja mini-implantti oikomiskiinnitykseen. Titaania on käytetty kruunuina, kruununulkoina, kiinteinä jänteinä, posliinijänteinä, sementtijänteinä, hampaiden korvaavana kiinnitysrenkaana, pohjana, liitäntävälineenä ja vahvistavina välineinä. Titaania on käytetty lähes kaikkien hammasproteesien metalliosien peittämiseen.

Aloitetaan tavallisella osseointegraatiolla. Lääkäri asettaa ensin "juuren" tai "siemenen" leukaluuhun. Kun se asettuu, hampaan ylärakenne kiinnittyy upotukseen. Sen jälkeen sen päälle kehittyy uusi hammas. Tässä on kontrasti kliinisen ja hammashoidon välillä. Lääketieteellinen implantti on joko "liima" tai "ruuvi", jota käytetään yhdistämään rikkoutunut kova kudos tai korvaa vaurioituneen kovakudoksen. Joka tapauksessa hampaiden upottaminen auttoi uutta suunnittelua kehittämisessä. Kuinka kiehtovaa!

Tämä "yksinkertainen" menettely edellyttää erinomaisia ​​lämpö- ja bioyhteensopivuusominaisuuksia. Kun juot keittoa ja syövät jääjogurttia, ihmiset tuntevat olonsa kuumaksi ja kylmäksi, mutta nämä tunteet tulevat suusta, eivät hampaista. Terveydelle ei tule stimulaatiotahampaat.

Titaani laajenee hyvin vähän kuumennettaessa. Siinä vaiheessa, kun titaanipohjaista upotusta käytetään "juurena", se ei kasva tai kutistu yksilön suussa. Äskettäin kehystetty hammas jää sinne, missä sen pitäisi olla. Titaanin lämmönjohtavuus on vain viidesosa ruostumattoman teräksen, kolmasosa alumiinin ja puolet kuparin lämmönjohtavuudesta. Se ei kiinnity todellisten hampaiden rakenteeseen, kun sitä käytetään kruununa. Hammasmassaa voidaan suojata kuumalta ja kylmältä stimulaatiolta titaanilla.

Tarkkuusvalua titaania käytetään hammaslääketieteessä, koska sillä on korkea mittatarkkuus, se ei kutistu eikä kuplia. Tällä hetkellä neljää taloudellisesti väärentämätöntä titaania (Cp Ti) on käytetty ainutlaatuisesti hampaiden upotettuihin sovelluksiin. Ne vaihtelevat ASTM-luokissa 1–4. Niillä kaikilla on alhainen sähkönjohtavuusaste, korkea eroosiovastus, termodynaaminen tila fysiologisissa pH-arvoissa, alhainen hiukkasjärjestystaipumus nesteolosuhteissa ja 5-6-oksidin isoelektrinen piste.

Puhtaus heikkenee ja lujuus kasvaa luokkien 1 ja 4 välillä. Grade 2 titaani on tunnetuin tähti hammassovelluksissa. Sen pienin myötöraja on 275 MPa, mikä vastaa karkaistuja austeniittisia karkaistuja teräksiä. Kun vaaditaan suurempaa lujuutta, voidaan käyttää myös titaaniyhdistelmää. Muita seoksia, kuten Ti-6Al-4V, käytetään myös monissa yhteyksissä.

Kirurgiset työvälineet

Ensimmäisen sukupolven kirurgiset instrumentit valmistettiin hiiliteräksestä, mutta niiden suorituskyky ei vastannut kliinistä käyttöä galvanoinnin jälkeen. Usein johtaa infektioon. Toisen sukupolven ruostumaton teräs on austeniittista, mutta kromipitoisuus on myrkyllistä ja sillä on joitain vaikutuksia kehoon.

Mekaaniset ominaisuudet ja sitkeys ovat ensimmäisiä asioita, jotka on otettava huomioon kirurgisia instrumentteja valmistettaessa. Metalli asettaa etusijalle erityisen joustavuuden pysyä vaaditun muodon tahdissa ilman antautumisia. Veitset, pinsetit ja sakset ovat esimerkkejä peruskirurgisista instrumenteista, jotka ovat pitkiä ja ohuita. Laite vaatii tietyn määrän voimaa toimiakseen turvallisesti. Niiden tulee olla riittävän voimakkaita, eivätkä ne saa rikkoutua lääketieteellisen toimenpiteen aikana. Kirurgisille instrumenteille vaadittu vähimmäismoduuli on 100 GPa. Titaanin moduuli on 116 GPa.

Lääketieteellisen toimenpiteen aikana instrumentit esitellään suoraan elävälle kudokselle. Sillä on oltava korroosionkestävyys, bioyhteensopivuus ja magneettiset ominaisuudet. Titaani ei ole myrkyllistä ihmiskudokselle. Se ei aiheuta mitään herkkäreaktiota. Leikkaussalissa esiintyy ajoittain magneettikenttiä. Esimerkiksi röntgenkuvaus luo houkuttelevan noin 1,5 Teslan kentän. Tämä houkutteleva kenttä voi vaikuttaa huolellisiin instrumentteihin eri tavoin, mukaan lukien: magneettikenttien vuorovaikutuksen aiheuttama haitallinen liike (ohjusefekti), radiotaajuisen (RF) tehon laskeuman aiheuttama instrumentin lämpö ja instrumentteihin liittyvä valokuvaus Titaani on ei houkutteleva, luotettava toiminnan hyvinvointi. Koska se on ei-magneettinen, se eliminoi myös mahdollisuuden vahingoittaa herkkiä elektronisia implantteja.

Sterilointi suoritetaan kuumalla höyrysuihkulla korkeassa lämpötilassa leikkauksen jälkeen. Mikrobien ja sairauksien puhdistamiseen käytetään erilaisia ​​puhdistusaineita. Instrumentin koko ja pinnan laatu eivät saa muuttua toistuvien puhdistusten jälkeen. Lisäksi vaurioita pitäisi olla vähän. Aina kun kirurgi käyttää instrumenttia, hän tarvitsee sen toimiakseen oikein. Titaanin ja titaaniseosten korroosionkestävyys on erinomainen. Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä, titaanin pieni paino tekee siitä ihanteellisen mikrokirurgiaan. Työlämpötila voi vaihdella missä tahansa 150 - 500 celsiusasteessa. Kirurgin väsymystä voidaan vähentää käyttämällä kevyitä kirurgisia instrumentteja, erityisesti pitkiä toimenpiteitä varten.

Lääketieteellinen titaani ja titaaniseokset ovat korkealaatuisia metalleja, joita käytetään usein lääketieteellisissä laitteissa. Laserkatodit, hammasporat ja pihdit valmistetaan usein titaanista.

Baoji City Changsheng Titanium Co., Ltd. on johtava valmistaja ja toimittaja, joka tarjoaa yksilöllisiä ratkaisuja monenlaisiin sovelluksiin. Teemme tiivistä yhteistyötä kanssasi valmistusprosessin kaikissa vaiheissa varmistaaksemme, että lopputuote vastaa tarpeitasi. Ota yhteyttä tai pyydä tarjous heti saadaksesi lisätietoja.

Viitteet: https://www.rsc.org/periodic-table/element/22/titanium

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9104688/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6369045/