Titaani ja titaanisulamite peamised eelised ortopeedilise meditsiini valdkonnas
1. Suurepärane biosobivus: "Harmooniline kooselu" kehaga. Inimese kuded ei hülga titaani peaaegu allergilisi reaktsioone ega põhjusta põletikku. Selle pind võib loomulikult moodustada stabiilse ja tiheda oksiidkile, mis takistab metalliioonide edasist vabanemist ja tagab pikaajalise -turvalise kooseksisteerimise inimkeha keskkonnaga. Ideaalsed mehaanilised omadused: tugev ja kerge "inimese skelett", millel on suur eritugevus (kõrge tugevus ja kerge kaal): titaanisulamite tugevus on võrreldav paljude ülitugevate teraste omaga, kuid nende tihedus (umbes 4,5 g/cm³) moodustab vaid 60% terase omast. See tähendab, et kuigi implantaat pakub piisavat tuge, võib see oluliselt vähendada patsiendi keha koormust ja suurendada tema mugavust. Madal elastsusmoodul: "Jäikus ja paindlikkus kooskõlas luudega" : Titaanisulamite elastsusmoodul (jäikus) on lähedasem inimese luude omale. Traditsioonilised roostevabast terasest/koobalt{11}}põhinevad sulamid on liiga kõvad ja võivad tekitada stressikaitseefekti -, st implantaat kannab suurema osa koormusest, põhjustades ümbritsevate luude degenereerumist ja pingestimulatsiooni puudumise tõttu lahti. Titaanisulamid võivad saavutada mõistlikuma mehaanilise juhtivuse ja kaitsta luude tervist. 3. Võrratu korrosioonikindlus: "surematu sõdalane" kehas. Inimese kehavedelikud on söövitav keskkond, mis sisaldab kloriidioone. Titaan, mille pinnal on tihe oksiidkile, talub kehavedelike korrosiooni ja püsib pikka aega stabiilsena. See tähendab, et implantaat ei purune korrosiooni tõttu ega põhjusta pikaajalisi toksilisi ega kõrvalmõjusid kehale, vabastades suures koguses metalliioone. 4. Suurepärane töödeldavus ja biointegratsioon: ideaalne partner lisaainete tootmiseks (3D-printimine): titaanisulamid sobivad suurepäraselt keerukate poorsete 3D-printimistehnoloogiate tootmiseks. See on selle revolutsiooniline eelis teiste materjalide ees. Osseointegratsioonivõime: 3D-printimise või pinnatöötlustehnoloogia abil saab titaanimplantaatide pinnale toota mikro{25}}poore või kolmemõõtmelisi poorseid struktuure. Inimese luukoe võib kasvada nendesse pooridesse, moodustades kindla bioloogilise fikseerimise, mitte ainult tuginedes mehaanilisele lukustusele. See suurendab oluliselt-implantaadi pikaajalist stabiilsust. 5. Suurepärane piltide ühilduvus: titaanmetall tekitab röntgeni-, CT- ja magnetresonantstomograafia (MRI) uuringutes vähem artefakte, mis on palju parem kui roostevaba terase ja koobalti{32}põhiste sulamite puhul. See hõlbustab oluliselt arstidel pärast operatsiooni implantaadi asendi ja luu paranemise seisundi selget pildianalüüsi.
Titaani ja titaanisulamite peamised eelised ortopeedilise meditsiini valdkonnas
1. Suurepärane biosobivus: "Harmooniline kooselu" kehaga. Inimese kuded ei hülga titaani peaaegu allergilisi reaktsioone ega põhjusta põletikku. Selle pind võib loomulikult moodustada stabiilse ja tiheda oksiidkile, mis takistab metalliioonide edasist vabanemist ja tagab pikaajalise -turvalise kooseksisteerimise inimkeha keskkonnaga. Ideaalsed mehaanilised omadused: tugev ja kerge "inimese skelett", millel on suur eritugevus (kõrge tugevus ja kerge kaal): titaanisulamite tugevus on võrreldav paljude ülitugevate teraste omaga, kuid nende tihedus (umbes 4,5 g/cm³) moodustab vaid 60% terase omast. See tähendab, et kuigi implantaat pakub piisavat tuge, võib see oluliselt vähendada patsiendi keha koormust ja suurendada tema mugavust. Madal elastsusmoodul: "Jäikus ja paindlikkus kooskõlas luudega" : Titaanisulamite elastsusmoodul (jäikus) on lähedasem inimese luude omale. Traditsioonilised roostevabast terasest/koobalt{11}}põhinevad sulamid on liiga kõvad ja võivad tekitada stressikaitseefekti -, st implantaat kannab suurema osa koormusest, põhjustades ümbritsevate luude degenereerumist ja pingestimulatsiooni puudumise tõttu lahti. Titaanisulamid võivad saavutada mõistlikuma mehaanilise juhtivuse ja kaitsta luude tervist. 3. Võrratu korrosioonikindlus: "surematu sõdalane" kehas. Inimese kehavedelikud on söövitav keskkond, mis sisaldab kloriidioone. Titaan, mille pinnal on tihe oksiidkile, talub kehavedelike korrosiooni ja püsib pikka aega stabiilsena. See tähendab, et implantaat ei purune korrosiooni tõttu ega põhjusta pikaajalisi toksilisi ega kõrvalmõjusid kehale, vabastades suures koguses metalliioone. 4. Suurepärane töödeldavus ja biointegratsioon: ideaalne partner lisaainete tootmiseks (3D-printimine): titaanisulamid sobivad suurepäraselt keerukate poorsete 3D-printimistehnoloogiate tootmiseks. See on selle revolutsiooniline eelis teiste materjalide ees. Osseointegratsioonivõime: 3D-printimise või pinnatöötlustehnoloogia abil saab titaanimplantaatide pinnale toota mikro{25}}poore või kolmemõõtmelisi poorseid struktuure. Inimese luukoe võib kasvada nendesse pooridesse, moodustades kindla bioloogilise fikseerimise, mitte ainult tuginedes mehaanilisele lukustusele. See suurendab oluliselt-implantaadi pikaajalist stabiilsust. 5. Suurepärane piltide ühilduvus: titaanmetall tekitab röntgeni-, CT- ja magnetresonantstomograafia (MRI) uuringutes vähem artefakte, mis on palju parem kui roostevaba terase ja koobalti{32}põhiste sulamite puhul. See hõlbustab oluliselt arstidel pärast operatsiooni implantaadi asendi ja luu paranemise seisundi selget pildianalüüsi.
Praegu kasutusel olevad titaanisulami klassid ja nende areng
Praegu kuuluvad suhteliselt küpsete titaanisulamite klassidesse Ti-6Al-4V ja Ti-6Al-4VELI sulamid, mida kasutatakse laialdaselt implantaadi materjalides. Mõlemad sulamid sisaldavad aga mürgist elementi vanaadiumi ja pikaajaline kasutamine võib kujutada endast potentsiaalset ohtu inimkehale. Kuigi Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon ja Rahvusvaheline Meditsiinimaterjalide Ohutuskomitee pole veel andnud korraldust selle sulami kasutamise keelamiseks, on Ti-6Al-4V kasutamine inimkehas järk-järgult vähenenud. Selle probleemi lahendamiseks on rahvusvaheliselt välja töötatud mitmeid vanaadiumita meditsiinilisi titaanisulameid. Ti-6Al-7Nb sulam töötati välja Šveitsis ja võeti kasutusele kliinilises kasutuses. Ka Hiina ei jää maha. Pekingi värviliste metallide uurimisinstituut ja Baoji värviliste metallide töötlemise tehas töötasid ühiselt välja vanaadiumivaba meditsiinilise titaanisulami, mis läbis meditsiinilise kliinilise rakenduse eksperimendi. See projekt võitis 2001. aastal Hiina värviliste metallide tööstuse teaduse ja tehnoloogia esimese auhinna. Lisaks on saadaval ka Ti-5Al-2.5Fe sulamid Saksamaalt, Ti-5Al-1.5B sulamid Indiast, sulamid Ti-15Mo-5Zr-3Al jne. Need uued sulamid pakuvad rohkem võimalusi orthopetadicnium metallide kasutamiseks.
Titaani ja titaanisulamite tulevik ja väljavaated ortopeedilises meditsiinis
Tehnoloogia pideva arenguga arenevad titaan ja titaanisulamid ortopeedilise arstiabi valdkonnas sügavalt "täpse mehaanilise kohandamise, mitmekesise funktsionaalse integratsiooni ja isikupärastatud kliinilise rakenduse" suunas, millest saab ortopeedilise regenereerimise ja parandamise tehnoloogia innovatsiooni juhtiv jõud. Titaanitööstus peaks seda võimalust kasutama, suurendama investeeringuid teadus- ja arendustegevusse ning pidevalt parandama toodete kvaliteeti ja jõudlust. Kuigi see toob kasu ühiskonnale ja leevendab patsientide kannatusi, võib see edendada ka enda arengut ja saavutada sotsiaalse ja majandusliku kasu -võitleva olukorra. Usutakse, et tulevikus mängib titaanmetall ortopeedia valdkonnas olulisemat rolli ja annab suurema panuse inimeste tervisesse.
