قابلية تكييف مواد سبيكة التيتانيوم لجسم الإنسان وأنواع التيتانيوم الطبي

في الأعمال التجارية الطبية ، يجب أن يكون استخدام المواد المعدنية غير ضارة تمامًا لجسم الإنسان. عندما يتآكل المعدن ، يمكن أن يذوب أيونات المعادن ، والتي تؤثر على التنظيم الخلوي للكائن الحي (جسم الإنسان) ، لذلك من الضروري استخدام مواد معدنية لا يمكن تآكلها بسهولة ومقاومة للغاية للتآكل ، وتيتانيوم هو نوع من الفوز بدرجة عالية مادة مقاومة للتآكل. تتزايد مواد المعادن الطبية من سلسلة الفولاذ المقاوم للصدأ إلى سلسلة سبيكة تعتمد على الكوبالت والسلائك التيتانيوم ، ونسبة التيتانيوم وسبائك التيتانيوم. تبلغ كمية التيتانيوم المستخدمة في الصناعة الطبية في جميع أنحاء العالم حوالي 1000 طن سنويًا.

1. قابلية تكييف التيتانيوم مع جسم الإنسان (توافق التيتانيوم الطبي مع الكائنات الحية)

من أجل مراقبة استجابة أيونات المعادن لقدرة على التكيف البشري ، أجرينا طريقة تقييم القدرة على التكيف في المختبر باستخدام الخلايا الحساسة للأيونات المعدنية ، مثل الخلايا الليفية الرئة الماوس (خلايا V79) والماوس (الماوس البالغ من العمر 20 يومًا) الأنسجة (خلايا I929) ، والتي تستخدم للتجارب الطبية في الصين ، وتم تقييمها من قبل المؤسسة الإدارية المستقلة لتقييم المنتجات (IABE). نحن نفرق بين ردود أفعال أيونات المونومر عنصري مع جسم الإنسان (الكائنات الحية) التي توفرها منظمة القاعدة التقنية لتقييم الأجهزة الطبية (اللجنة الفنية لتوحيد التقييم البيولوجي للأجهزة الطبية). عند استخدام سبائك التيتانيوم ، اعتمادًا على عناصر صناعة السبائك المستخدمة ، تنخفض مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم مقارنةً بسبائك التيتانيوم النقي ، وعندما يحدث التآكل ، يمكن إذابة عناصر السبائك. من الضروري اختيار عناصر صناعة السبائك المقاومة للتآكل وغير الغازية. في سبائك التيتانيوم ، تم استخدام Titanium 6AL4V ELI لفترة طويلة في تصنيع الطائرات والهندسة المقاومة لمياه البحر ، ولديها عدد كبير من الأمثلة على الاستخدام. في المجال الطبي ، تم استخدام سبائك ELI ، التي لديها مقاومة جيدة للتآكل (محتوى الحديد المنخفض ، الأكسجين ، ومحتوى الهيدروجين) لفترة طويلة. ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة ، كجزء من بحث وتطوير سبائك التيتانيوم للزرع والتوظيف ، قمنا بتوحيد سبيكة TI-13NB-13ZR عن طريق استبدال الفاناديوم (V) بالنيوبيوم (NB) ، وهي سبيكة غير ضرورية ، مقرها ، مقرها على التقرير عن طفرات المونومر (ASTM ، ISO). هناك أيضًا سبيكة تقوم بتصريف الألمنيوم بنشاط ، وسيتم إصدارها قريبًا.

2. التيتانيوم للاستخدام الطبي

يعادل معيار ASTM الأمريكي (F-Code) للاستخدام الطبي معايير العالم ، وفي أوروبا ، يتم فرز معيار ISO ومعيار ASTM (ASTM F136 ASTM F67) ودمجه في المعيار الأوروبي. في اليابان ، نقوم بتنظيم معاييرنا المحلية ، ونحن نقوم بتنظيم المعايير المقابلة لـ ASTM و ISO ، وبدأنا في وضع معايير بناءً على معايير ISO.

يتم سرد مواد التيتانيوم المحددة في معيار ASTM للزرع والمرفقات مثل مفاصل الركبة الاصطناعية ومفاصل الورك (بما في ذلك رؤوس الفخذ) وفقًا لأشكالها. لفترة طويلة ، تم استخدام سبائك التيتانيوم النقي و Ti-6ai-4V ، بما في ذلك المواد المسحوقة ، لصنع أشكال مختلفة من الأجزاء والمكونات.

3 - تطبيقات التيتانيوم الوسطى

يستخدم التيتانيوم في أجزاء كثيرة مثل مفاصل الفخذ الاصطناعية ومفاصل الركبة الاصطناعية وألواح العظام وما إلى ذلك. التيتانيوم غير مناسب لجميع أجزاء المفاصل الاصطناعية ، في الجزء المشترك ، غالبًا ما يتأرجح ، لأن التيتانيوم من السهل ارتداءها والدموع غير مناسبة (ويفضل استخدام سبيكة السيراميك والكوبالت) ، والأجزاء المزروعة لاستخدام سبيكة التيتانيوم. سطح سبيكة التيتانيوم غير متكافئ ومغلفة بمواد حساسة للعظام مثل الأباتيت أو الغلاس الحيوي من أجل جعلها تربط مع العظم البيولوجي في مرحلة مبكرة. بالإضافة إلى ذلك ، لتثبيت الكسر ، يتم استخدام الأظافر الداخلية التيتانيوم وألواح التيتانيوم.

هناك أيضًا اتجاه متزايد في مجال طب الأسنان ، حيث يتم استخدام عمليات الزرع والمرفقات. يتم استخدام التيتانيوم بكميات أصغر ، ولكن هناك سبائك التيتانيوم وسبائك التيتانيوم النقي في شكل لوحات ، خيوط ، مآخذ ، سلال كما هو موضح في الشكل. يتم دفع هذه الأجزاء مباشرة إلى عظم الفك ومغلفة مع الأباتيت ، والتي تمثل تكوين العظم ، ليتم تثبيتها في الجزء اللثة من السن. التيتانيوم مناسب لزراعة المعادن في طب الأسنان العام. هناك طريقتان لالتقاط الدقة وقولبة فائقة اللوحات ، وهي أخف وزناً ولا تتذوق الطعام الحمضي مقارنة بالاستخدام السابق لسبائك الكوبالت والكروم ، لكن السعر أغلى لأن استخدام التيتانيوم ينتمي إلى الجزء الخارجي من تشخيص التأمين الصحي والعلاج.

كملحق قابل للزرع للطب الباطني ، يمكن زرع جهاز تنظيم ضربات القلب عندما يعاني المريض من انخفاض معدل ضربات القلب. يتم إدراج سلك القطب من الوريد دون الترقوة إلى القلب ، ويقوم هذا القطب بإدخال إشارة إلكترونية إلى جهاز تنظيم ضربات القلب ، مما يجعله جهاز تنظيم ضربات القلب. في الآونة الأخيرة ، تم تطوير أجهزة تنظيم ضربات القلب بكتلة من 20 جرام وسمك 6 مم ، لذلك فهي صغيرة بما يكفي لتكون متصلة بسلك كهربائي ودفن تحت الجلد. توجد البطارية ودوائر التحكم في حاوية صغيرة (مدنية) مصنوعة من التيتانيوم النقي ، وهو غير غامض للكائنات الحية. يجب أن تدوم البطارية 6 سنوات على الأقل ، وبالتالي فإن الحاوية (Locket) مطلوبة لتكون مستقرة وآمنة لفترة طويلة. حاليا ، استفاد ما يقرب من 5000 شخص في اليابان.

يستخدم التيتانيوم أيضًا في الأدوات الجراحية. لا سيما في حالة عمليات الدماغ والجراحة العصبية الطويلة التي تدوم أكثر من 10 ساعات ، يجب أن تكون ملقط خفيفة الوزن ، ويتم استخدام منتجات التيتانيوم للملقط مرقئ. يستخدم التيتانيوم أيضًا في العديد من أدوات علاج الأسنان مثل عمليات الزرع ، والأدوات الجراحية للمرفقات ، والهزازات لإزالة الجير. بالإضافة إلى الزرع (التضمين) والتعلق ، مثل المعدات الإضافية والكراسي المتحركة ، يتم أيضًا استخدام التيتانيوم. عندما يكون جزء من الطرف مفقودًا بسبب مرض أو حادث ، يتم إجراء الاصطناعية لاستعادة الوظيفة ، وبما أن الجزء الرئيسي من الأطراف الاصطناعية مصنوع من المعدن ، يتم استخدامه للوزن الخفيف والمتانة (بشكل رئيسي التآكل والتعب مقاومة ) ، والتوافق مع الكائنات الحية (NI ، CR ، إلخ). في حالة الكراسي المتحركة ، يتمثل الهدف الرئيسي في تخفيف الكرسي المتحرك بأكمله ، لذلك في بعض الحالات ، يتم استخدام التيتانيوم لجميع الأجزاء المعدنية تقريبًا في الهيكل ، مثل الإطار والعجلات.