Адаптивност на титаниеви материали към човека

За да се наблюдава реакцията на металните йони към адаптивността на човешкото тяло, в лабораторията, китайски медицински експериментални миши белодробни фибробластни клетки (V79 клетки) и миши (20-дневни постнатални мишки) фибробластни клетъчни тъкани (I929 клетки ) и т.н., използват клетки, които са чувствителни към метални йони, за провеждане на методи за оценка на клетъчната адаптивност. Йоните на отделните елементи, предоставени от независимата административна агенция Product Evaluation Technology Basic Organisation (Технически комитет за стандартизация на биологичната оценка на медицинските устройства), са ефективни в човешкото тяло (биологично тяло). ) реакции и разделени на 3 групи, както е показано на фигура 1.

Най-токсичните включват ванадий (V), никел (Ni), мед (Cu) и др. Когато горните елементи присъстват в части на милион (×{{0}}), клетките ще умрат в рамките на кратък период от време. Вземайки ванадий (V) и никел (N) като пример, експерименталните резултати в клетки V79 са показани на фигура 2. Резултатите от едноседмичния тест за потапяне показват, че ако концентрацията на никел е около 10×10-6 (Бележка на преводача pm=части на милион), всички клетки ще умрат. За сравнение съдържанието на ванадий (V) е с две цифри по-ниско при 0,6. Около ×10-6 означава, че всички клетки са мъртви. Второ, когато твърдите тъкани (кости) и меките тъкани (мускули) на малки животни като плъхове и зайци са били погребани в метални листове за тестване, трябва да е, че тези силно токсични метали са в контакт както с твърдите тъкани (кости), така и с двете. и меките тъкани (мускулите). Някои причиняват некроза.

a-Връзката между енергията за образуване на клетъчна популация V79 и концентрацията на никелови (Ni) йони;

b-Връзката между енергията за образуване на клетъчна популация V79 и концентрацията на ванадиеви (V) йони

Другата група показва нараняване. В имплантирано и прикрепено състояние се образува биологична реакция върху фиброзната тъкан на контактното място, която се изхвърля извън тялото. Желязото, алуминият, златото, среброто и т.н. се държат по този начин. Общи метални материали като неръждаема стомана SUS 304L, неръждаема стомана SUS 36L и кобалтово-хромови сплави принадлежат към този тип. Металното парче, вградено в твърдата тъкан, не се слива с костните клетки. Когато тестът за екстракция беше извършен няколко седмици по-късно, той беше изваден плавно без съпротива.

Третата група трябва да има най-малка реакция с живи организми. Когато са имплантирани или прикрепени, подходящи са титан (Ti), цирконий (Zr), ниобий (Nb), тантал (Ta) и платина (Pt). Когато тези метали са имплантирани или прикрепени към тялото, те са тясно интегрирани с клетките и тъканите на твърдите и меките тъкани, показвайки феномен на соматизация.

По този начин титанът определено е по-малко вреден за живите организми и е безопасен метал. При използване на титаниева сплав, в зависимост от използваните елементи на сплавта, устойчивостта на корозия е по-ниска от тази на чистия титан. Когато се появи корозия, нейните елементи могат да се разтворят. Необходимо е да изберете елементи от сплави, които са устойчиви на корозия и не увреждат. Сред титаниевите сплави сплавта Ti-6AI-4V отдавна се използва в производството на самолети и инженерно оборудване, устойчиво на морска вода, и има голям брой случаи на употреба. В медицинската индустрия отдавна е въведена употребата на сплави тип ELI с отлична устойчивост на корозия (ниско съдържание на желязо, кислород и водород). Въпреки това, в последните изследвания и разработки на титанови сплави за импланти и приставки, въз основа на доклади за повреждащите свойства на единичната единица, Ti-13Nb-13Zr сплавта е стандартизирана чрез замяна на ванадий ( V) с ненавиващ се ниобий (Nb). (ASTM, ISO). Има и благоприятна сплав, която активно отделя алуминий и предстои да бъде пусната на пазара.

Като американски стандарт ASTM (код F) за медицинска употреба, той е еквивалентен на световния стандарт в Европа. Стандартът ISO и стандартът ASTM бяха консолидирани и обединени в европейски стандарт. Япония подрежда своите вътрешни стандарти, като взема стандартите, съответстващи на ASTM и ISO, и започва да формулира стандарти, базирани на стандартите на ISO.

Титаниевите материали, предвидени в стандартите на ASTM, използвани в импланти и приспособления, представени от изкуствени коленни стави, тазобедрени стави (включително бедрени глави) и др., са изброени в таблица 1 според техните форми. Дълго време сплави от чист титан и Ti-6AI-4V, включително прахообразни материали, са правени в компоненти и части с различни форми.

Частите, в които титановите материали се използват широко, са изкуствени бедрени стави, изкуствени коленни стави, костни пластини и др., които са подходящи за ортопедична хирургия. деформиращо възпаление на ставите
Ревматизъм [транслитерирано като "Liumaqizim", което означава силна болка в ставите и мускулите, а също така е алергично заболяване - бележка на преводача] и други причини за силна болка, водеща до затруднено ходене, ще Пациентите, страдащи от това заболяване, могат напълно да премахнат болката и да можете да преминете през операцията за изкуствена тазобедрена става и изкуствена колянна става. В Япония за една година се извършват 80000 операции за изкуствена смяна на тазобедрена става и 40000 операции за изкуствена смяна на колянна става (статистика за 2005 г.). В бъдеще, с появата на застаряващо общество, може да се очаква какъв процент на растеж ще бъде използван за посрещане на това търсене.

Титанът не е подходящ за всички части на изкуствените стави. В частите на ставите частите, които често се люлеят, не са подходящи, тъй като титанът е лесен за износване (подходящи са керамиката и кобалтовите сплави), а за имплантирани части трябва да се използват титанови сплави. За да се интегрира бързо с биологичната кост, повърхността на титановата сплав трябва да бъде направена неравна и покрита с костни сензори като апатит (Apatite) и биостъкло. Освен това се използват интрамедуларни гвоздеи от титаниева сплав и пластини от титанова сплав за фиксиране на фрактури. Фигура 3 показва различни примери за имплантиране и прикрепване.

Наблюдава се и нарастваща тенденция в областта на денталната медицина с използването на импланти и аксесоари. Използваното количество титан е малко и той е направен от чист титан, титанова сплав и сплав TiNi с памет за формата. Неговите форми включват тип пластина, тип резба, тип ръкав и тип кошница, както е показано на Фигура 4. Тези части и компоненти се забиват директно в челюстната кост, за да бъдат фиксирани върху имплантираната дъвка, и са покрити с апатит, който представлява състава на костта. Като цяло титанът е много подходящ за метални импланти в зъбите. Има два метода: прецизно леене и суперпластично формоване. В сравнение с предишната употреба на кобалтови и хромови сплави, той е по-лек по тегло и не причинява промяна на миризмата в киселинни храни. Тъй като използването на титанови материали е извън обхвата на диагностиката и лечението на здравното осигуряване, цената е доста скъпа.

Като имплант (вграден) или аксесоар за вътрешна медицина, когато пациент страда от нисък сърдечен ритъм, пейсмейкър (Пейсмейкър--устройство за автоматично камерно свиване) може да бъде имплантиран (вграден), за да стимулира сърцето. Устройство, което осигурява нормалния брой сърдечни удари - Бележка на преводача). Електродна жица е вградена от субклавиалната вена към сърцето. Този електрод въвежда електронни сигнали към пейсмейкъра, който става пейсмейкър. Напоследък продуктът за пейсмейкър има маса от 20 g и дебелина от 6 mm. Той е толкова малък, че е свързан с електродни жици и е вграден под кожата. Батерията и контролната верига са опаковани в малък контейнер (кутия), който е продукт от чист титан, който не е вреден за живите организми. Животът на батерията трябва да се поддържа на минимум 6 години, така че този малък контейнер (кутия) трябва да има дългосрочна стабилност и безопасност. Сега близо 5 000 души в Япония са се възползвали.

Резултатите от лечението с титан могат да се видят и в хирургическите инструменти. Особено при продължителна неврохирургия от повече от 10 часа, клещите също трябва да бъдат леки, а хемостатичните щипци и другите хемостатични щипци трябва да бъдат направени от титан. Много оборудване за стоматологично лечение, като импланти, хирургически инструменти за прикрепване и вибратори за отстраняване на зъбен камък, са направени от титан. В допълнение към имплантите (вкопаванията) и приставките, помощното оборудване и инвалидните колички също се изработват от титан. Когато част от крайник липсва поради заболяване или злополука, трябва да се направи протеза на крайника, за да се възстанови функцията. Тъй като основната част е изработена от метал, тя трябва да бъде лека, издръжлива (главно устойчивост на корозия и устойчивост на повреда от умора) и се прилага по отношение на биологична съвместимост (Ni, Cr и др.). По отношение на инвалидните колички основната цел е да се намали теглото на цялата инвалидна количка, така че някои използват титан в почти всички метални части като рамки и колела.