1. Tıbbi implant malzemelerinin temel gereksinimleri: biyouyumluluk, mekanik uyum ve uzun süreli güvenlik
İnsan implantları aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:
Toksik olmama ve alerjik olmama: malzemeler zararlı maddeler salmamalı veya bağışıklık tepkilerine yol açmamalıdır;
Mekanik uyumluluk: implant dayanımı ve elastik modülü, kemik atrofisine yol açan "stres gölgelemesini" önlemek için kemik dokusuna yakın olmalıdır;
Vücut sıvısı korozyonuna karşı direnç: insan elektrolit ortamında (pH'ı 7,3-7,4 olan kan ve doku sıvısı) kararlı kalmalıdır.
2. Titanyum dökümlerin biyouyumluluğu: insan vücuduyla "uyumlu bir arada yaşama"nın bilimsel temeli
Atıl yüzey ve kemik entegrasyon yeteneği
Titanyum dökümlerden yapılmış yapay ossiküler zincirler sadece 0,1-0,3 g ağırlığındadır ve ses iletim verimlilikleri plastik implantlara göre %30 daha yüksektir. İletken işitme kaybı olan hastalar için uygundurlar; fizyolojik bir ortamda nano ölçekli bir TiO₂ oksit filmi oluşturur ve kimyasal bileşimi insan kemiklerinin hidroksiapatitine (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) benzerdir, bu da osteoblastların tutunmasını ve çoğalmasını sağlayabilir. Klinik veriler şunları göstermektedir:
Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi: implantlar ve kemik dokusu arasındaki bağlanma gücü 15-25MPa'ya ulaşabilir (doğal kemik arayüzünün gücünün %70'ine eşdeğer);
Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi: yüzeyinde yeni kemik dokusunun birikimi ameliyattan 6-8 hafta sonra gözlemlenebilir (paslanmaz çelik implantlar için 12 haftadan fazla).
Metal iyonu salınımı riski yoktur
Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi:un standart elektrot potansiyeli -1,63V'dir, bu da insan vücudu ortamında pasifize edilmiş bir durumdadır ve iyon salınımı <0,1μg/L'dir (ISO 10993 standardında belirtilen 5μg/L'den çok daha düşüktür). Paslanmaz çelik implantlar, Ni²+ ve Cr³+ gibi alerjik iyonlar salabilir ve temas dermatitine neden olabilir (görülme sıklığı yaklaşık %5-%10'dur).
3. Titanyum dökümlerin ortopedik protezlerde kullanımı: eklem replasmanından spinal fiksasyona kadar tam boyutlu çözümler
1. Yapay eklemler: "aşınma ve yıpranmayı" değiştiren bir cankurtaran
Kalça eklemi protezleri: Titanyum alaşımlarıyla (örneğin Ti-6Al-4V ELI) dökülen asetabular kaplar ve femoral kökler aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Aşınma direnci: Yüzey hidroksiapatit kaplama ile plazma püskürtüldükten sonra, aşınma 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 bir kilit" oluşturmak için büyümesini teşvik edebilir.
Örnek olay: Zimmer Biomet'in Mako robot destekli kalça replasman sistemi, %95'in üzerinde 10 yıllık sağ kalım oranına sahip titanyum döküm protezler kullanır.
Diz eklemi protezleri: Titanyum dökümlerden yapılmış tibial plato ve femoral kondiller, insan anatomik yapısına uyan ve stres konsantrasyonu riskini azaltan karmaşık eğimli yüzey tasarımını yatırım döküm yoluyla elde edebilir.
2. Spinal internal fiksasyon sistemi: spinal stabilitenin yeniden şekillendirilmesi
Titanyum kafes: lomber füzyon için kullanılır, döküm titanyum kafesin örgü yapısı otolog kemikle doldurulabilir ve elastik modülü (110GPa) süngerimsi kemiğe (1-10GPa) yakındır, bitişik omurların stres gölgelemesini azaltır;
Pedikül vidası: Titanyum döküm vidaların diş tasarımı doğruluğu ±0,05 mm'ye ulaşabilir ve implantasyon sırasında kemik korteksine verilen hasar paslanmaz çelik vidalara göre %30 daha düşüktür.
3. Travma onarımı: kırık fiksasyonu için "görünmez destek"
Kemik plakaları ve vidalar: Titanyum dökümler, ellerdeki ve ayaklardaki küçük kemik kırıkları için uygun olan ultra ince plakalar (kalınlık 1,5-2,0 mm) halinde yapılabilir. Ameliyat sonrası X-ışını gelişimi açıktır ve görüntüleme tanısını etkilemez;
İntramedüller çivi: Titanyum alaşımlı intramedüller çivilerin burulma dayanımı, paslanmaz çeliğe göre %20 daha yüksektir ve uzun kemik kırıklarının (örneğin femoral şaft kırıkları) fiksasyonu için uygundur.
IV.
Titanyum dökümlerin
oral implantlarda kullanımı: tek dişten tam ağız restorasyonuna "fonksiyonel rekonstrüksiyon"
1. Tek diş implantı: gerçek dişlere benzer "mekanik simülasyon"
İmplant gövdesi: yüzeyi kumlama asitle aşındırma (SLA) ile işlem gördükten sonra, kemik bağlanma süresi 3-4 haftaya kısaltılabilen titanyum dökümlerden yapılmış silindirik veya konik implantlar. Örneğin:
İsviçre Straumann implantlarının (Ti-6Al-4V ELI) 5 yıllık sağ kalım oranı >%98'dir ve başarı oranı saf titanyum implantlara göre %5-%8 daha yüksektir;
Dayanak bağlantısı: Titanyum döküm dayanağı ve implantın bağlantı doğruluğu 50μm'dir, bu da mikro boşlukların neden olduğu bakteriyel büyümeyi azaltabilir.
2. Tam ağız implantları ve maksillofasiyal restorasyonlar: Karmaşık yapıların hassas dökümü
All-on-4 tam ağız implant braketi: Titanyum alaşımlı braketler, geleneksel segmentli restorasyonlara kıyasla ağırlığı %40 azaltan, protez restorasyonunu desteklemek için bir seferde 4-6 implantı sabitleyebilen yatırım döküm teknolojisi ile üretilir;
Maksillofasiyal restorasyonlar: Titanyum dökümler, zigomatik kemikler ve alt çeneler gibi karmaşık maksillofasiyal defekt restorasyonlarını özelleştirmek için kullanılabilir. Örneğin: Almanya'dan BEGO şirketinin titanyum döküm maksillofasiyal protezleri CT verileri aracılığıyla modellenir ve uyum hatası 0,3 mm'den azdır.
5. Titanyum dökümlerin tıbbi alandaki diğer yenilikçi uygulamaları
Kardiyovasküler implantlar:
Titanyum-nikel alaşımı
(hafıza alaşımı) dökümler, vücut sıcaklığında önceden ayarlanmış şekli geri kazandıran ve kan damarının iç çapını destekleyen vasküler stentler üretmek için kullanılır. Esneklikleri paslanmaz çelik stentlerden 5 kat daha fazladır;
Kulak implantları:
Titanyum dökümlerden yapılmış yapay ossiküler zincirler sadece 0,1-0,3 g ağırlığındadır ve ses iletim verimlilikleri plastik implantlara göre %30 daha yüksektir. İletken 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. Gelecek Trendler: "Fonksiyonel Değiştirme"den "Biyolojik Olarak Aktif Entegrasyon"a
Yüzey modifikasyon teknolojisi yükseltmesi:
Titanyum dökümlerin yüzeyi, kemik mineralleşmesini teşvik etmek ve kemik entegrasyonunu hızlandırmak için Ca²+ ve PO₄³- iyonları salabilen biyoaktif cam (örneğin 45S5 Bioglass®) ile kaplanır;Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi:
İlk olarak, gözenekli
titanyum
iskeleler yazdırmak için SLM teknolojisini kullanın ve ardından "gözenekli yüzey + yoğun çekirdek" kompozit bir yapı elde etmek için yoğun titanyum kabukları yatırım döküm yoluyla doldurun, aynı zamanda kemik büyümesi ve mekanik destek ihtiyaçlarını karşılayın;Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi:
Magnezyum alaşımlı
titanyum
1. Tıbbi implant malzemelerinin temel gereksinimleri: biyouyumluluk, mekanik uyum ve uzun süreli güvenlik
İnsan implantları aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:
Toksik olmama ve alerjik olmama: malzemeler zararlı maddeler salmamalı veya bağışıklık tepkilerine yol açmamalıdır;
Mekanik uyumluluk: implant dayanımı ve elastik modülü, kemik atrofisine yol açan "stres gölgelemesini" önlemek için kemik dokusuna yakın olmalıdır;
Vücut sıvısı korozyonuna karşı direnç: insan elektrolit ortamında (pH'ı 7,3-7,4 olan kan ve doku sıvısı) kararlı kalmalıdır.
2. Titanyum dökümlerin biyouyumluluğu: insan vücuduyla "uyumlu bir arada yaşama"nın bilimsel temeli
Atıl yüzey ve kemik entegrasyon yeteneği
Titanyum dökümlerden yapılmış yapay ossiküler zincirler sadece 0,1-0,3 g ağırlığındadır ve ses iletim verimlilikleri plastik implantlara göre %30 daha yüksektir. İletken işitme kaybı olan hastalar için uygundurlar; fizyolojik bir ortamda nano ölçekli bir TiO₂ oksit filmi oluşturur ve kimyasal bileşimi insan kemiklerinin hidroksiapatitine (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) benzerdir, bu da osteoblastların tutunmasını ve çoğalmasını sağlayabilir. Klinik veriler şunları göstermektedir:
Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi: implantlar ve kemik dokusu arasındaki bağlanma gücü 15-25MPa'ya ulaşabilir (doğal kemik arayüzünün gücünün %70'ine eşdeğer);
Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi: yüzeyinde yeni kemik dokusunun birikimi ameliyattan 6-8 hafta sonra gözlemlenebilir (paslanmaz çelik implantlar için 12 haftadan fazla).
Metal iyonu salınımı riski yoktur
Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi:un standart elektrot potansiyeli -1,63V'dir, bu da insan vücudu ortamında pasifize edilmiş bir durumdadır ve iyon salınımı <0,1μg/L'dir (ISO 10993 standardında belirtilen 5μg/L'den çok daha düşüktür). Paslanmaz çelik implantlar, Ni²+ ve Cr³+ gibi alerjik iyonlar salabilir ve temas dermatitine neden olabilir (görülme sıklığı yaklaşık %5-%10'dur).
3. Titanyum dökümlerin ortopedik protezlerde kullanımı: eklem replasmanından spinal fiksasyona kadar tam boyutlu çözümler
1. Yapay eklemler: "aşınma ve yıpranmayı" değiştiren bir cankurtaran
Kalça eklemi protezleri: Titanyum alaşımlarıyla (örneğin Ti-6Al-4V ELI) dökülen asetabular kaplar ve femoral kökler aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Aşınma direnci: Yüzey hidroksiapatit kaplama ile plazma püskürtüldükten sonra, aşınma 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 bir kilit" oluşturmak için büyümesini teşvik edebilir.
Örnek olay: Zimmer Biomet'in Mako robot destekli kalça replasman sistemi, %95'in üzerinde 10 yıllık sağ kalım oranına sahip titanyum döküm protezler kullanır.
Diz eklemi protezleri: Titanyum dökümlerden yapılmış tibial plato ve femoral kondiller, insan anatomik yapısına uyan ve stres konsantrasyonu riskini azaltan karmaşık eğimli yüzey tasarımını yatırım döküm yoluyla elde edebilir.
2. Spinal internal fiksasyon sistemi: spinal stabilitenin yeniden şekillendirilmesi
Titanyum kafes: lomber füzyon için kullanılır, döküm titanyum kafesin örgü yapısı otolog kemikle doldurulabilir ve elastik modülü (110GPa) süngerimsi kemiğe (1-10GPa) yakındır, bitişik omurların stres gölgelemesini azaltır;
Pedikül vidası: Titanyum döküm vidaların diş tasarımı doğruluğu ±0,05 mm'ye ulaşabilir ve implantasyon sırasında kemik korteksine verilen hasar paslanmaz çelik vidalara göre %30 daha düşüktür.
3. Travma onarımı: kırık fiksasyonu için "görünmez destek"
Kemik plakaları ve vidalar: Titanyum dökümler, ellerdeki ve ayaklardaki küçük kemik kırıkları için uygun olan ultra ince plakalar (kalınlık 1,5-2,0 mm) halinde yapılabilir. Ameliyat sonrası X-ışını gelişimi açıktır ve görüntüleme tanısını etkilemez;
İntramedüller çivi: Titanyum alaşımlı intramedüller çivilerin burulma dayanımı, paslanmaz çeliğe göre %20 daha yüksektir ve uzun kemik kırıklarının (örneğin femoral şaft kırıkları) fiksasyonu için uygundur.
IV.
Titanyum dökümlerin
oral implantlarda kullanımı: tek dişten tam ağız restorasyonuna "fonksiyonel rekonstrüksiyon"
1. Tek diş implantı: gerçek dişlere benzer "mekanik simülasyon"
İmplant gövdesi: yüzeyi kumlama asitle aşındırma (SLA) ile işlem gördükten sonra, kemik bağlanma süresi 3-4 haftaya kısaltılabilen titanyum dökümlerden yapılmış silindirik veya konik implantlar. Örneğin:
İsviçre Straumann implantlarının (Ti-6Al-4V ELI) 5 yıllık sağ kalım oranı >%98'dir ve başarı oranı saf titanyum implantlara göre %5-%8 daha yüksektir;
Dayanak bağlantısı: Titanyum döküm dayanağı ve implantın bağlantı doğruluğu 50μm'dir, bu da mikro boşlukların neden olduğu bakteriyel büyümeyi azaltabilir.
2. Tam ağız implantları ve maksillofasiyal restorasyonlar: Karmaşık yapıların hassas dökümü
All-on-4 tam ağız implant braketi: Titanyum alaşımlı braketler, geleneksel segmentli restorasyonlara kıyasla ağırlığı %40 azaltan, protez restorasyonunu desteklemek için bir seferde 4-6 implantı sabitleyebilen yatırım döküm teknolojisi ile üretilir;
Maksillofasiyal restorasyonlar: Titanyum dökümler, zigomatik kemikler ve alt çeneler gibi karmaşık maksillofasiyal defekt restorasyonlarını özelleştirmek için kullanılabilir. Örneğin: Almanya'dan BEGO şirketinin titanyum döküm maksillofasiyal protezleri CT verileri aracılığıyla modellenir ve uyum hatası 0,3 mm'den azdır.
5. Titanyum dökümlerin tıbbi alandaki diğer yenilikçi uygulamaları
Kardiyovasküler implantlar:
Titanyum-nikel alaşımı
(hafıza alaşımı) dökümler, vücut sıcaklığında önceden ayarlanmış şekli geri kazandıran ve kan damarının iç çapını destekleyen vasküler stentler üretmek için kullanılır. Esneklikleri paslanmaz çelik stentlerden 5 kat daha fazladır;
Kulak implantları:
Titanyum dökümlerden yapılmış yapay ossiküler zincirler sadece 0,1-0,3 g ağırlığındadır ve ses iletim verimlilikleri plastik implantlara göre %30 daha yüksektir. İletken 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. Gelecek Trendler: "Fonksiyonel Değiştirme"den "Biyolojik Olarak Aktif Entegrasyon"a
Yüzey modifikasyon teknolojisi yükseltmesi:
Titanyum dökümlerin yüzeyi, kemik mineralleşmesini teşvik etmek ve kemik entegrasyonunu hızlandırmak için Ca²+ ve PO₄³- iyonları salabilen biyoaktif cam (örneğin 45S5 Bioglass®) ile kaplanır;Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi:
İlk olarak, gözenekli
titanyum
iskeleler yazdırmak için SLM teknolojisini kullanın ve ardından "gözenekli yüzey + yoğun çekirdek" kompozit bir yapı elde etmek için yoğun titanyum kabukları yatırım döküm yoluyla doldurun, aynı zamanda kemik büyümesi ve mekanik destek ihtiyaçlarını karşılayın;Yıpranabilir titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi:
Magnezyum alaşımlı
titanyum
