Titanyum dökümlerinin tıbbi implantlar alanında uygulamalar nelerdir?

1Tıbbi implant malzemelerinin temel gereksinimleri: biyolojik uyumluluk, mekanik eşleşme ve uzun süreli güvenlik
İnsan implantları aşağıdaki gereklilikleri karşılamalıdır:
Zehirlilik ve alerjeniklik: malzemeler zararlı maddeleri serbest bırakamaz veya bağışıklık tepkilerini tetikleyemez;
Mekanik uyumluluk: kemik atrofiye yol açan "stres korumasını" önlemek için implant gücü ve elastik modülü kemik dokusuna yakın olmalıdır.
Vücut sıvısı korozyona dayanıklı: insan elektrolit ortamında (7,3-7,4 pH'lı kan ve doku sıvısı) istikrarlı kalır.

2Titanyum dökümlerinin biyolojik uyumluluğu: insan vücuduyla "harmonili birlikte yaşama" için bilimsel temel
İnert yüzey ve kemik entegrasyon yeteneği
Titanyum, fizyolojik bir ortamda nanoskaladaki bir TiO2 oksit filmi oluşturur ve kimyasal bileşimi insan kemiklerindeki hidroksyapatit (Ca10 ((PO4) 6 ((OH) 2) 'e benzer,Osteoblast bağlanmasını ve çoğalmasını tetikleyebilir.Klinik veriler şunları gösteriyor:
Titanyum implantlar ve kemik dokusu arasındaki bağlanma gücü 15-25MPa'ya ulaşabilir (doğal kemik arayüzünün gücünün% 70'ine eşdeğer);
Titanyum yüzeyinde yeni kemik dokusunun çökmesi ameliyattan 6-8 hafta sonra gözlemlenebilir ( paslanmaz çelik implantlar için 12 haftadan fazla ile karşılaştırıldığında).
Metal iyonlarının salınma riski yoktur.
Titanyumun standart elektrot potansiyeli, insan vücudu ortamında pasif bir durumda olan -1.63V'dir ve iyon salınımı <0'dur.1μg/L (ISO 10993 standardında belirtilen 5μg/L'den çok daha düşük)Paslanmaz çelik implantlar, Ni2 + ve Cr3 + gibi alerjenik iyonları serbest bırakabilir ve temas dermatitine neden olabilir (olum oranı yaklaşık% 5-10'dur).

3Ortopedik protezlerde titanyum dökümlerin uygulanması: eklem değiştirmesinden omurilik fiksasyonuna kadar tam boyutlu çözümler
1Yapay eklemler: "yaşama ve yıpranma"nın yerini alan bir hayat hattı
Kalça eklem protesi: Acetabular kupalar ve femoral saplar titanyum alaşımları (Ti-6Al-4V ELI gibi) ile dökülen aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Giyim direnci: Yüzeyin hidroxiyapatit kaplama ile plazma püskürtülmesinden sonra, giyim oranı yılda 0,1 mm'den azdır (kobalt-krom-molibden alaşımından daha iyidir);
Kemik büyümesi: gözenekli titanyum kaplama (gözeneklilik% 60-70%, gözenek boyutu 300-500μm) kemik hücrelerinin "mekanik kilit" oluşturmak için büyümesini teşvik edebilir.
Dava: Zimmer Biomet'in Mako robot destekli kalça takma sistemi, %95'in üzerinde 10 yıllık hayatta kalma oranına sahip titanyum döküm protezleri kullanıyor.
Diz eklem protezleri: Titanyum dökümlerden yapılmış tibial platolar ve femoral kondiller, yatırım döküm yoluyla karmaşık kavisli yüzey tasarımına ulaşabilir, insan anatomik yapısına uyabilir,ve stres konsantrasyonu riskini azaltmak.
2Omurilik iç sabitleme sistemi: omuriliğin istikrarını yeniden şekillendirir
Titanyum kafes: bel füzyonu için kullanılır, döküm titanyum kafesinin ağ yapısı otolog kemikle doldurulabilir ve elastik modülü (110GPa) kanellüs kemiğe (1-10GPa) yakındır,bitişik omurganın stres korumasını azaltır;
Pedikül vida: Titanyum dökme vidalarının iplik tasarım doğruluğu ± 0.05 mm'ye ulaşabilir ve implantasyon sırasında kemik korteksine yapılan hasar paslanmaz çelik vidalardan% 30 daha düşüktür.
3Travma onarımı: kırıkları sabitlemek için "görünmez destek"
Kemik plakaları ve vidalar: Titanyum dökümler, el ve ayaklarda küçük kemik kırıkları için uygun olan ultra ince plakalara (kalınlığı 1.5-2.0 mm) dönüştürülebilir.Ameliyat sonrası röntgen gelişimi açık ve görüntüleme teşhisini etkilemez.;
Intramedullary tırnak: Titanyum alaşımlı intramedullary tırnakların bükme dayanıklılığı paslanmaz çelikten %20 daha yüksektir.Uzun kemik kırıklarının sabitlenmesi için uygundur (bkz. femoral şaft kırıkları).

IV. Titanyum dökümlerin ağız implantlarında uygulanması: Tek dişten tüm ağız restorasyonuna kadar "Fonksiyonel rekonstrüksiyon"
1Tek diş implantı: gerçek dişlerle karşılaştırılabilir "mekanik simülasyon"
İmplant vücudu: titanyum dökümlerden yapılmış silindirli veya konik implantlar, yüzey kum püskürtme asit kazımıyla (SLA) tedavi edildikten sonra kemik bağlanma süresi 3-4 haftaya kadar kısaltılabilir.Mesela:
İsviçre Straumann implantlarının (Ti-6Al-4V ELI) 5 yıllık hayatta kalma oranı% 98'dir ve başarı oranı saf titanyum implantlarından% 5-8 daha yüksektir.
Abutment bağlantısı: Titanyum dökme abutment ve implantın bağlantı doğruluğu, mikro boşluklardan kaynaklanan bakteri büyümesini azaltabilen 50μm'dir.
2Tam ağız implantları ve maxillofacial restorasyonları: Karmaşık yapıların hassas dökümü
Tam ağızlı implant destekleri: Titanyum alaşımlı destekler, protez restorasyonunu desteklemek için bir kerede 4-6 implant sabitleyebilen yatırım döküm teknolojisi ile üretilir.ve geleneksel segmentli restorasyonlarla karşılaştırıldığında ağırlığı %40 azaltır;
Maxillofacial restorasyonları: Titanyum dökümler, zigomatik kemikler ve çeneler gibi karmaşık maxillofacial kusur restorasyonları üretmek için özelleştirilebilir.Almanya'nın BEGO şirketinden titanyum dökme maxillofacial protezler, CT verileri ile modellenmiştir., ve uygunluk hatası 0.3mm'den azdır.

5Titanyum dökümlerinin tıbbi alanda diğer yenilikçi uygulamaları
Kardiyovasküler implantlar:
Titanyum-nikel alaşımından (hatıra alaşımı) dökümler, vücut sıcaklığında önceden ayarlanmış şeklini geri getiren ve kan damarının iç çapını destekleyen damar stentleri üretmek için kullanılır.Esneklikleri paslanmaz çelik stentlerden 5 kat daha yüksek.;
Kulak implantları:
Titanyum dökümlerden yapılmış yapay kemik zincirleri sadece 0.1-0.3 gram ağırlığında ve ses iletme verimliliği plastik implantlardan% 30 daha yüksektir.İletici işitme kaybı olan hastalar için uygundurlar.;
Yumuşak doku onarımı:
Titanyum kaplı yamalar karın duvarı fıtığı onarımı için kullanılır.Gözenekli yapıları lifli dokunun büyümesini teşvik edebilir ve yama yer değiştirme riskini azaltabilir (geleneksel polipropilen yamaların yer değiştirme oranı yaklaşık% 8-12'dir).

VI. Gelecekteki Eğilimler: "Fonksiyonel Değiştirme"den "Biolojik Aktif Entegrasyon"a
Yüzey değiştirme teknolojisi yükseltme:
Titanyum dökümlerin yüzeyi, kemik mineralizasyonunu teşvik etmek ve kemik entegrasyonunu hızlandırmak için Ca2 + ve PO43- iyonlarını serbest bırakabilen biyoaktif cam (örneğin 45S5 Bioglass®) ile kaplıdır.
3D baskı ve döküm kombinasyonu:
İlk olarak, gözenekli titanyum iskeletleri basmak için SLM teknolojisini kullanın ve daha sonra "gölge yüzey + yoğun çekirdek" kompozit yapısına ulaşmak için yatırım dökme yoluyla yoğun titanyum kabuklarını doldurun.Kemik büyümesi ve mekanik destek gereksinimlerini karşılarken;

Degrad edilebilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi:
Magnezyum alaşımlı titanyum (Ti-2Mg-3Zn gibi) vücutta yavaşça parçalanabilir, osteogenez teşvik etmek için magnezyum iyonları serbest bırakılır.ve kısa süreli sabitleme için uygundur (örneğin çocuklarda kırık sabitleme).
Sonuç: Titanyum dökümleri, mükemmel biyokompatibilite, mekanik özellikleri ve hassas kalıplama yetenekleriyle tıbbi implantlar alanında "altın malzeme" haline geldi.Ortopedik büyük eklemlerden oral mikro implantlara, avantajları sadece hasarlı dokuların değiştirilmesinde değil, aynı zamanda malzemelerle insan vücudu arasındaki "harmonik etkileşim" yoluyla yenilenme tıbbının gelişimini teşvik etmesinde de bulunur.Yüzey mühendisliği ve alaşım tasarımında yenilikler, kişiselleştirilmiş tıpta ve hassas tedavilerde titanyum dökümlerinin uygulanması, hastalara daha uzun ömürlü ve daha rahat implant çözümleri sunarak derinleşmeye devam edecek.