Titaniummaterialers tilpasningsevne til mennesket

For at observere metalioners respons på den menneskelige krops tilpasningsevne, i laboratoriet, kinesiske medicinske eksperimentelle muselungefibroblastceller (V79-celler) og muse (20-dag postnatale mus) fibroblastcellevæv (I929-celler) ), osv., bruger celler, der er følsomme over for metalioner, til at udføre metoder til evaluering af celletilpasning. De individuelle element-ioner leveret af det uafhængige administrative agentur Product Evaluation Technology Basic Organization (Teknisk Komité for Standardisering af Biologisk Evaluering af Medicinsk Udstyr) er effektive i menneskekroppen (biologisk krop). ) reaktioner og opdelt i 3 grupper som vist i figur 1.

De mest giftige omfatter vanadium (V), nikkel (Ni), kobber (Cu) osv. Når ovennævnte grundstoffer er til stede i ppm (×{{0}}), vil celler dø inden for en kort tid. Tager man vanadium (V) og nikkel (N) som et eksempel, er de eksperimentelle resultater i V79-celler vist i figur 2. Resultaterne af en uges nedsænkningstest viste, at hvis nikkelkoncentrationen var omkring 10×10-6 (Oversætterens note pm=parts per million), ville alle celler dø. Til sammenligning var vanadiumindholdet (V) to cifre lavere ved 0,6. Omkring ×10-6 betyder, at alle celler er døde. For det andet, når det hårde væv (knogler) og bløde væv (muskler) fra små dyr såsom rotter og kaniner blev begravet i metalplader til test, må det være, at disse meget giftige metaller er i kontakt med både det hårde væv (knogler) og blødt væv (muskler). Nogle forårsager nekrose.

a-Forholdet mellem V79-cellepopulationsdannelsesenergi og nikkel (Ni)-ionkoncentration;

b-Forholdet mellem V79-cellepopulationsdannelsesenergi og vanadium(V)-ionkoncentration

Den anden gruppe angiver skade. I den implanterede og vedhæftede tilstand dannes en biologisk reaktion på det fibrøse væv på kontaktstedet, der udledes af kroppen. Jern, aluminium, guld, sølv osv. opfører sig alle på denne måde. Generelle metalmaterialer som SUS 304L rustfrit stål, SUS 36L rustfrit stål og kobolt-kromlegeringer hører alle til denne type. Metalstykket, der er indlejret i det hårde væv, smelter ikke sammen med knoglecellerne. Da ekstraktionstesten blev udført et par uger senere, blev den trukket jævnt ud uden modstand.

Den tredje gruppe skal have den mindste reaktion med levende organismer. Når implanteret eller fastgjort, er titanium (Ti), zirconium (Zr), niobium (Nb), tantal (Ta) og platin (Pt) egnede. Når disse metaller implanteres eller fastgøres til kroppen, er de tæt integreret med celler og væv i hårdt og blødt væv, hvilket viser et fænomen med somatisering.

På denne måde er titanium absolut mindre skadeligt for levende organismer og er et sikkert metal. Ved brug af titanlegering er korrosionsbestandigheden, afhængig af de anvendte legeringselementer, lavere end for rent titanium. Når der opstår korrosion, kan dets elementer opløses. Det er nødvendigt at vælge legeringselementer, der er korrosionsbestandige og ikke-skadelige. Blandt titanlegeringer har Ti-6AI-4V-legering længe været brugt i flyfremstilling og havvandsbestandigt ingeniørudstyr og har et stort antal anvendelsesmuligheder. I den medicinske industri er brugen af ​​ELI-type legeringer med fremragende korrosionsbestandighed (lavt indhold af jern, oxygen og brint) længe blevet introduceret. I den seneste forskning og udvikling af titanlegeringer til implantater og vedhæftede filer, baseret på rapporter om skadeegenskaberne af den enkelte enhed, er Ti-13Nb-13Zr-legeringen imidlertid blevet standardiseret ved at erstatte vanadium ( V) med ikke-sårende niobium (Nb). (ASTM, ISO). Der er også en gunstig legering, der aktivt udleder aluminium og er ved at blive lanceret.

Som den amerikanske ASTM-standard (F-kode) til medicinsk brug svarer den til verdensstandarden i Europa. ISO-standarden og ASTM-standarden blev konsolideret og slået sammen til en europæisk standard. Japan sorterer fra sine indenlandske standarder, tager standarderne svarende til ASTM og ISO og begynder at formulere standarder baseret på ISO-standarder.

De titaniummaterialer, der er fastsat i ASTM-standarder, der anvendes i implantater og vedhæftninger repræsenteret ved kunstige knæled, hofteled (inklusive lårbenshoveder) osv. er anført i tabel 1 i henhold til deres former. I lang tid er rent titanium og Ti-6AI-4V-legeringer, inklusive pulvermaterialer, blevet lavet om til komponenter og dele af forskellige former.

De dele, hvor titanium materialer er meget udbredt, er kunstige lårbensled, kunstige knæled, knogleplader osv., som er velegnede til ortopædkirurgi. deformerende ledbetændelse
Gigt [translittereret som "Liumaqizim", hvilket betyder en alvorlig smerte i led og muskler, og er også en allergisk sygdom - oversætternotat] og andre årsager til stærke smerter, hvilket resulterer i gangbesvær, vil Patienter, der lider af denne sygdom, kan helt eliminere smerte og kunne gå gennem kunstigt hofteled og kunstig knæledsproteseoperation. I Japan udføres 80,000 kunstige hofteledsoperationer og 40,000 kunstige knæledsoperationer på et år (statistikker fra 2005). I fremtiden, med ankomsten af ​​et aldrende samfund, kan det forventes, hvor stor en procentuel vækstrate der vil blive brugt til at imødekomme denne efterspørgsel.

Titanium er ikke egnet til alle kunstige leddele. I leddele er dele, der ofte svinger, ikke egnede, fordi titanium er let at bære (keramik og koboltlegeringer er velegnede), og titanlegeringer bør anvendes til implanterede dele. For hurtigt at kunne integrere den med den biologiske knogle skal overfladen af ​​titanlegeringen gøres ujævn og belægges med knoglesensorer såsom apatit (Apatit) og bioglas. Derudover anvendes intramedullære søm af titanlegering og titanlegeringsplader til brudfiksering. Figur 3 viser forskellige eksempler på implantation og fastgørelse.

Der er også en stigende tendens inden for tandlægeområdet med brug af implantater og tilbehør. Mængden af ​​brugt titanium er lille, og den er lavet af rent titanium, titanlegering og formhukommelseslegering TiNi. Dens former omfatter pladetype, trådtype, ærmetype og kurvetype som vist i figur 4. Disse dele og komponenter drives direkte ind i kæbebenet for at blive fikseret på den implanterede tandkødsdel og er belagt med apatit, der repræsenterer knoglesammensætning. Generelt er titanium meget velegnet til metalimplantater i tænder. Der er to metoder: præcisionsstøbning og superplastisk formning. Sammenlignet med den tidligere brug af kobolt og chromlegeringer er den lettere i vægt og forårsager ikke lugtændring i sure fødevarer. Da brugen af ​​titanium materialer er uden for rammerne af sygesikring diagnose og behandling, prisen er ret dyr.

Som et implantat (begravet) eller tilbehør til intern medicin, når en patient lider af en lav hjerterytme, kan en pacemaker (Pacemaker--en automatisk ventrikulær kontraktionsanordning) implanteres (begraves) for at stimulere hjertet. En enhed, der sikrer det normale antal hjerteslag - Oversætterens note). En elektrodeledning er indlejret fra venen subclavia til hjertet. Denne elektrode sender elektroniske signaler til pacemakeren, som bliver pacemakeren. For nylig har pacemakerproduktet en masse på 20g og en tykkelse på 6mm. Den er så lille, at den er forbundet med elektrodeledninger og indlejret under huden. Batteriet og styrekredsløbet er pakket ind i en lille beholder (boks), som er et rent titaniumprodukt, der ikke er skadeligt for levende organismer. Batteriets levetid skal holdes på minimum 6 år, så denne lille beholder (boks) skal have langsigtet stabilitet og sikkerhed. Nu har næsten 5,000 mennesker i Japan nydt godt.

Resultaterne af titaniumbehandling kan også ses i kirurgiske instrumenter. Især ved langvarig neurokirurgi på mere end 10 timer skal pincet også være let, og hæmostatisk pincet og andre hæmostatiske pincet skal være lavet af titanium. Mange tandbehandlingsudstyr, såsom implantater, kirurgiske instrumenter til fastgørelse og vibratorer til fjernelse af tandsten, er lavet af titanium. Udover implantater (begravelser) og vedhæftede filer bliver der også lavet hjælpemidler og kørestole af titanium. Når en del af et lem mangler på grund af sygdom eller en ulykke, skal der laves en protese for at genoprette funktionen. Da hoveddelen er lavet af metal, skal den være let, holdbar (hovedsageligt korrosionsbestandighed og modstandsdygtighed over for træthedsskader), og med hensyn til biologisk kompatibilitet (Ni, Cr osv.), bliver den påført. Med hensyn til kørestole er hovedmålet at reducere vægten af ​​hele kørestolen, så nogle bruger titanium i næsten alle metaldele såsom stel og hjul.