Медицинское использование титана

Что такое Титаниум?

Титановые материалы уже давно используются в быту. 1930-е годы стали началом современных биомедицинских функциональных материалов. Первоначально нержавеющая сталь была разработана для использования в медицине и имплантации. Сплав из кобальта является вторым материалом. Титан и его сплав стали металлическими биоматериалами нового поколения примерно в 1960-х годах. С момента своего наиболее запоминающегося появления титан изображался как чудо-металл и получил широкое признание.

Почему титан так уникален?

Титанэто переходный металл, который имеет высокую прочность и низкую плотность. В различных условиях он устойчив к коррозии. В частности, титан находится в латентном состоянии и устойчив к жидкостям и тканям организма. Это предполагаемая биосовместимость и препятствие потреблению. Они являются важными требованиями для применения в медицине.

Основные свойства титана, нержавеющей стали и кобальтового сплава приведены в таблице 1. Самая низкая плотность составляет 4,51 г/см-3 для титана, а самая высокая плотность составляет 8 г/см-3 для титана. нержавеющая сталь. Титан имеет гораздо более высокое отношение прочности к плотности 76 кНм/кг при той же прочности на растяжение. При прочности/плотности 63 кНм/кг он на 20% прочнее нержавеющей стали. Модуль упругости титана вдвое меньше, чем у сплава кобальта и обычной нержавеющей стали. Он значительно больше похож на человеческую кость. Кроме того, титан имеет низкое тепловое расширение и проводимость, что делает его неферромагнитным.

Титан и его композит обладают самыми полезными свойствами, которые делают их отличными результатами для здоровья мышц, вставок и инструментов. Город Баоцзи Changsheng Titanium Co. ltd является производителем и поставщиком титанового и медно-никелевого металлургического проката и готовой продукции самого широкого ассортимента марок, размеров и проката.

Самые низкие цены и самые высокие технические стандарты для металлов предлагает рынку компания baoji city changsheng Titanium Co. ltd, которая расположена в самом центре производства титана в Китае. Уверенные, что мы не можем быть превзойдены по стоимости и качеству, мы представили нашу гарантию стоимости. Титан является предпочтительным выбором поставщиков титановых и медно-никелевых мельниц и готовой продукции по всему миру.

Какова плотность титана?

Поскольку его сложнее добывать, металлический титан не так доступен, как железо, поэтому его применение, как правило, является специализированным. Свойства металлического титана чрезвычайно ценны. Подобно алюминию, он образует тонкий защитный оксидный слой для предотвращения коррозии, что делает его практически инертным. Поскольку он имеет плотность 4,5 грамма на см3, что значительно ниже, чем у железа, титановые сплавы важны для аэрокосмической промышленности. Он использовался для изготовления многих SR-71 Blackbird, который был самым быстрым пилотируемым самолетом в мире. Он также использовался для изготовления многих двигателей и планеров больших пассажирских самолетов, таких как Airbus и 747.

Из-за своей устойчивости к морской воде этот металл используется в морских устройствах, таких как гребные валы. Также говорят, что русские использовали его для постройки подводных лодок. Титан не ядовит и не выбрасывается организмом. Поскольку он также соединяется с костью, он использовался в хирургических процедурах, таких как зубные имплантаты и замена суставов, особенно тазобедренных суставов.

Почему титан используется для имплантатов?

Рынок зубных имплантатов, стоимость которого оценивается примерно в 4,6 миллиарда долларов США во всем мире, открыл двери для возможности восстановления здоровья и функции зубов пациента [6]. Благодаря своей биосовместимости и низкой стоимости титановые имплантаты являются наиболее часто используемым материалом на рынке.

Титан является биоинертным материалом, практически не оказывающим губительного воздействия на окружающие ткани. Однако, несмотря на описание ряда присущих материалу преимуществ, он не может хорошо интегрироваться с костью и десневой тканью без соответствующей обработки поверхности, что может привести к отторжению имплантата. Причиной этих неудач является плохая остеоинтеграция, которая влияет на стабильность имплантата в кости и может привести к развитию инфекций и воспалительных процессов в периимплантатном пространстве [7]. Различные виды обработки поверхности для предотвращения образования вредных бактериальных биопленок и улучшения остеоинтеграции изучаются как средства уменьшения этих проблем. Нанотехнологии оказали положительное влияние на стоматологию, имея возможность создавать поверхности с определенной географией и синтетическим материалом для работы с биосовместимыми свойствами материалов.

Магнитен ли хирургический титан?

Металлические имплантаты особенно уязвимы к рискам миграции имплантата и радиочастотного (РЧ) нагревания, оба из которых могут повредить окружающие ткани, поскольку в аппаратах МРТ используются мощные магниты [11].

Согласно исследованиям [1,12], имплантаты, надежно прикрепленные к кости, не подвержены смещению, вызванному МРТ. Учитывая отсутствие текущих обследований, рентгенологическое исследование не рекомендуется в ближайшем послеоперационном периоде у пациентов с незатронутыми закладными в виде завитков, каналов и стентов [6]. Поскольку вихревые токи имплантата параллельны статическому магнитному полю сканера, радиочастотный нагрев теоретически возможен. В любом случае, все партнерские исследования показали, что это изменение температуры не имеет значения, демонстрируя, что опасения по поводу вреда для тканей от радиочастотного нагревания необоснованны.

Артефакты изображения, вызванные металлическими имплантатами, могут привести к неправильной интерпретации результатов. Благодаря оптимизации параметров сканирования и изменению последовательности магнитно-резонансных импульсов технологические достижения могут уменьшить искажения изображения. Врачи должны учитывать преимущества визуализации, а также возможность искажения изображения, вызванного имплантатами, при принятии решения о проведении МРТ пациентам.

Магнитное поле МРТ не влияет на титан, потому что это парамагнитный материал. МРТ можно безопасно использовать у пациентов с имплантатами, поскольку риск осложнений, вызванных имплантатами, очень низок. Тем не менее, сплавы используются для изготовления титановых пластин, которые используются в черепно-лицевой области. Поскольку на эффекты МРТ влияет пропорция компонентов сплава, требуются более точные исследования.

Поддельный сустав и клиническая вставка

Общая численность населения прогрессирует в годах. Мы хотим жить дольше и жить очень активной жизнью сегодня. Все несчастные случаи, связанные со спортом, дорожно-транспортным происшествием и другими типами, приводят к травмам. Понятно, что интерес к контрафактному косяку продолжает расти. Титан и его композиты обычно используются для изготовления встраиваемых устройств, например, костных пластин, винтов для фиксации переломов, протезов сердечных клапанов, кардиостимуляторов и искусственных сердец — все это примеры искусственных суставов. Ежегодно более 100 миллионов пациентов во всем мире получают заместительную терапию, и в тела пациентов вводится более 1,000 тонны титана.

Эти металлические имплантаты должны иметь определенную механическую форму, чтобы сохранять свои функции во время использования. Во время нашей повседневной деятельности мы сгибаем, скручиваем, сжимаем и сокращаем наши мышцы. При воздействии усталостных нагрузок, истирания и ударов эти искусственные детали не должны портиться. Титан на 50 процентов легче нержавеющей стали и имеет на 20 процентов более высокое отношение прочности к плотности. Он прочнее и легче. При встраивании в тело человека он уменьшит нагрузку на тело. Пациенты смогут более свободно передвигаться. Между искусственной частью и человеческим телом будет напряжение. Несоответствие модуля упругости приводит к так называемому поверхностному напряжению. Из таблицы 1 видно, что титан имеет самый минимальный модуль упругости среди этих трех материалов. Титановый имплантат и человеческая кость гораздо более механически совместимы.

Физиологически тело отторгает незнакомые части. После операции по имплантации часто возникают клиническое воспаление, покраснение и зуд, когда в качестве биоматериалов используются нержавеющая сталь и ко-сплав. Титан и его сплавы известны своей биологической инертностью. Они чрезвычайно устойчивы к коррозии в условиях погружения в кровь человека. В целом он хорошо противостоит человеческой крови и клеточным тканям, гарантируя большое сходство. Практически отсутствует контаминация и неблагоприятно восприимчивые реакции, что необыкновенно действует на выздоровление больных. На этом основаны многочисленные приложения Titanium.

Из-за его превосходной биосовместимости коммерчески чистый титан (Cp Ti) обычно считается лучшим кандидатом. Однако сплавы ELI Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr и Ti{ {6}}Al-4V также широко используется в медицинских имплантатах. На самом деле взгляните на наш сайт, чтобы спросить о наших различных товарах!

Оборудование для ортопедии Лечение деформаций костей является основным направлением ортопедии. Чтобы помочь искривленному телу вернуться в нормальное положение, требуется внешняя сила. Мышечно-оздоровительные комплексы должны оказывать надежную поддержку и напоминать о правильном состоянии тела. Помимо препятствования износу и противодействия эрозии, новым свойством, ожидаемым здесь, является память формы. Сплавы с памятью формы из титана и никеля обладают как высокой прочностью, так и свойствами памяти. Сплав Ti-Ni в настоящее время используется для изготовления общих костных пластин, интрамедуллярных стержней, внутренней фиксации нижней челюсти, коррекции сколиоза и других подобных устройств.

Зубные имплантаты имеют свои отличительные особенности. Существует три вида зубных закладок: скуловые, остеоинтегрированные и мини-имплантаты для ортодонтической фиксации. Титан использовался в качестве коронок, корончатых гвоздей, фиксированных пролетов, фарфоровых пролетов, цементных пролетов, удерживающих колец для замены зубов, оснований, соединительных устройств и укрепляющих устройств. Титан использовался для покрытия почти всех металлических компонентов зубных протезов.

Начнем со стандартной остеоинтеграции. Сначала врач вводит «корень» или «семя» в кость челюсти. После того, как он осядет, супраструктура зуба соединится с вкладкой. После этого на нем разовьется новый зуб. Вот контраст между клинической закладкой и дентальной закладкой. Медицинский имплантат представляет собой «клей» или «винт», используемый для соединения сломанных твердых тканей или замены поврежденных твердых тканей. В любом случае, дентальная имплантация способствовала развитию нового дизайна. Как интригующе!

Эта «простая» процедура требует превосходных термических свойств и свойств биосовместимости. Когда вы пьете суп и едите замороженный йогурт, людям становится жарко и холодно, однако эти ощущения исходят изо рта, а не от зубов. Не будет никакой стимуляции для здоровыхзубы.

Титан очень мало расширяется при нагревании. Когда вставка на основе титана используется в качестве «корня», она не будет расти или сморщиваться во рту человека. Недавно установленный зуб останется там, где он должен быть. Титан имеет теплопроводность всего в пять раз меньше, чем у нержавеющей стали, в три раза меньше, чем у алюминия, и в два раза меньше, чем у меди. Он не будет прилипать к структуре настоящих зубов при использовании в качестве коронки. Пульпа зуба может быть защищена от теплового и холодового раздражения титаном.

Титан для прецизионного литья используется в стоматологии, поскольку он имеет высокую точность размеров, отсутствие усадки и пузырьков. На данный момент 4 чистых с финансовой точки зрения титана (Cp Ti) однозначно используются для стоматологических вставок. Они имеют оценку ASTM от 1 до 4. Все они имеют низкую степень электронной проводимости, высокую устойчивость к эрозии, термодинамическое состояние при физиологических значениях pH, низкую склонность к расположению частиц в флюидных условиях и изоэлектрическую точку оксида 5-6.

Чистота уменьшается, а прочность увеличивается между классами 1 и 4. Титан класса 2 является наиболее известной звездой для стоматологических закладных. Он имеет наименьший предел текучести 275 МПа, что эквивалентно отпущенным аустенитным закаленным сталям. Если требуется более высокая прочность, также может применяться комбинация титана. Другие сплавы, такие как Ti-6Al-4V, также используются в различных контекстах.

Хирургические инструменты

Хирургические инструменты первого поколения изготавливались из углеродистой стали, но их характеристики после гальваники не соответствовали клиническим. Часто приводят к инфекции. Нержавеющая сталь второго поколения является аустенитной, но содержание хрома токсично и оказывает некоторое воздействие на организм.

Механические свойства и пластичность — это первое, что необходимо учитывать при изготовлении хирургических инструментов. В приоритете металла особая гибкость, позволяющая поддерживать требуемую форму без уступок. Скальпели, пинцеты и ножницы — примеры основных хирургических инструментов, длинных и тонких. Инструмент требует определенной силы для безопасной работы. Они должны быть достаточно интенсивными и не рваться во время лечебной процедуры. Для хирургических инструментов минимальный требуемый модуль составляет 100 ГПа. Модуль титана составляет 116 ГПа.

Во время медицинских процедур инструменты непосредственно подводятся к живым тканям. Необходимо обладать коррозионной стойкостью, биосовместимостью и магнитными свойствами. Титан не ядовит для тканей человека. Никакой невосприимчивой реакции это не вызовет. В операционной иногда возникают магнитные поля. Например, рентгеновские лучи создают притягательное поле около 1,5 тесла. Это притягивающее поле может по-разному воздействовать на надежные инструменты, в том числе: вредное движение, вызванное взаимодействием магнитных полей (эффект ракеты), нагрев инструмента, вызванный выделением радиочастотной (РЧ) мощности, и фотосъемка, связанная с прибором. непривлекательное, надежное благополучие деятельности. Поскольку он немагнитный, он также исключает возможность причинения вреда хрупким электронным имплантатам.

Стерилизация проводится с помощью струи горячего пара при высокой температуре после операции. Различные моющие средства используются для очистки микробов и болезней. Размер инструмента и качество поверхности не должны меняться после многократных чисток. Кроме того, должно быть мало повреждений. Каждый раз, когда хирург использует инструмент, он должен работать правильно. Коррозионная стойкость титана и титановых сплавов превосходна. И последнее, но не менее важное: малый вес титана делает его идеальным для микрохирургии. Рабочая температура может варьироваться от 150 до 500 градусов по Цельсию. Усталость хирурга можно снизить, используя легкие хирургические инструменты, особенно при длительных процедурах.

Медицинский титан и титановые сплавы — это высококачественные металлы, которые часто используются в медицинском оборудовании. Лазерные катоды, стоматологические сверла и щипцы часто изготавливаются из титана.

Baoji City Changsheng Titanium Co., Ltd. является ведущим производителем и поставщиком, предлагающим индивидуальные решения для широкого спектра применений. Мы тесно сотрудничаем с вами на каждом этапе производственного процесса, чтобы конечный продукт соответствовал вашим требованиям. Свяжитесь с нами или запросите предложение прямо сейчас, чтобы узнать больше.

Ссылки: 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/