Hogyan felel meg a műtéti fokú titán a modern orvosi implantátumok teljesítményi követelményeinek?

A Legfontosabb teLjesítménymutatók eLemzése Sebészeti fokú titán anyagok

L BiokompatibiLitási szabványok (ISO 5832/ ASTM F67/ F136)

A biokompatibiLitás az orvosi impLantátumok műtéti fokú titán anyagának sarokköve. A nemzetközi hiteLes szabványok, péLdául az ISO 5832, ASTM F67 és F136 szerint a titán anyagoknak biztosítaniuk kell az emberi szövetekkel való harmonikus együttélést. Sejttel a titán anyagok nem indukálhatják a citotoxikus reakciókat, és nem gátolják a sejtek normál növekedését, proliferációját és anyagcseréjét. Immun szempontból nem stimulálhatja az emberi immunrendszert, hogy túlzott immunválaszokat, például allergiás reakciókat vagy elutasító reakciókat hozzon létre. Ennek oka az, hogy egy stabil és sűrű oxidfilm spontán módon képződik a titán anyagok felületén, amelynek fő alkotóeleme a tio₂. Ez az oxidfilm olyan, mint egy szilárd pajzs, amely hatékonyan blokkolja a fémionok felszabadulását a környező szövetekbe, ezáltal jelentősen csökkenti az emberi testre gyakorolt ​​potenciális toxicitási kockázatot, és biztosítja az anyag és az emberi szövetek közötti jó kompatibilitást.

l Mechanikai tulajdonságok és csontok illesztési tulajdonságai

Az ideális műtéti fokú titán anyag mechanikai tulajdonságainak nagyon kompatibilisnek kell lenniük az emberi csontok tulajdonságaival. Az emberi csontoknak ellen kell állniuk a különféle komplex feszültségek, például a feszültség, a kompresszió, a hajlítás és a torziós torziós napi tevékenységekben. Míg a titán anyagok elegendő szilárdsággal rendelkeznek a megfelelő részek fiziológiai funkcióinak támogatásához, rugalmas modulusuknak a lehető legközelebb kell lennie az emberi csontokhoz. Az emberi csontok elasztikus modulusa körülbelül 10-30 gPa, míg a hagyományos tiszta titán rugalmas modulusa körülbelül 100-110gPa, a Ti-6Al-4V ötvözet rugalmas modulusa pedig körülbelül 110 gPa. A túl magas rugalmassági modulus miatt az implantátum túl sok feszültséget okoz a testben, és "stresszvédő" hatást vált ki, ami a környező csontok fokozatosan elveszíti a csontot és degenerálódni, mivel nincs elegendő mechanikai stimuláció. Ezért az alacsony elasztikus modulusú új titánötvözetek, például a Ti-NB sorozat és a Ti-ZR sorozat ötvözeteinek fejlesztése az utóbbi években kutatási fókuszúvá vált, hogy jobban megfeleljen az emberi csontok mechanikai tulajdonságainak, és elősegítse a csontok egészségét és az implantátumok hosszú távú stabilitását.

l Korrózióállóság klinikai ellenőrzése

Az emberi test komplex fiziológiai környezetében a műtéti minőségű titán anyagoknak kiváló korrózióállósággal kell rendelkezniük. Az emberi testfolyadékok gazdag elektrolitokban, például nátrium -kloridban, nátrium -hidrogén -karbonátban stb., És tartalmaznak egy bizonyos oldott oxigént. A pH -érték általában 7,35 és 7,45 között van, gyenge lúgosságot mutatva. A klinikai gyakorlatban a titán ortopédiai implantátumok, fogászati ​​implantátumok és a kardiovaszkuláris stentek, amelyeket hosszú ideig beültetnek az emberi testbe, továbbra is fenntarthatják a szerkezeti integritást és a stabil teljesítményt évek után vagy akár évtizedek óta, ami teljes mértékben igazolja a titán anyagok kiváló korrózióállóságát. A felszínén lévő tio₂-oxidfilm nemcsak ellenáll az ionok eróziójának a testfolyadékokban, hanem a sérülés után is gyorsan önjavítást. Számos klinikai nyomon követési adat azt mutatja, hogy a titánimplantátumok ritkán tapasztalnak szerkezeti károsodást vagy fémionok nagyméretű csapadékát korrózió miatt, ami erősen bizonyítja magas korrózióállóságát az emberi környezetben, és szilárd garanciát nyújt az implantátumok hosszú távú és hatékony alkalmazására.

Az anyagfeldolgozás hatása az orvosi alkalmazásokra

l Tisztaság -szabályozás az elektronnyaláb -olvadásban (EBM)

Az elektronnyaláb-olvadás (EBM) technológia kulcsszerepet játszik a műtéti fokú titán anyagok tisztaságának javításában. A hagyományos olvadási módszerekben a titán anyagokat könnyen befolyásolják olyan tényezők, mint a tégely anyagok, és szennyeződéseket vezetnek be. Az EBM technológia nagy energiájú elektronnyalábokat használ a titán nyersanyagok közvetlenül megolvasztására a kereszteződés nélkül, ezáltal jelentősen csökkentve a szennyeződések keverését. A paraméterek, például az elektronnyaláb teljesítményének és szkennelési sebességének pontos szabályozásával a titán nyersanyagok káros szennyeződései, például az intersticiális elemek, például a vas, a szén és a nitrogén, valamint más nehézfém -szennyeződések, hatékonyan eltávolíthatók. A nagy tisztaságú titán anyagok elengedhetetlenek az implantátumok teljesítményének javításához. Például a szennyeződés tartalmának csökkentése jelentősen javíthatja az anyag biokompatibilitását és csökkentheti a szennyeződések által okozott lehetséges káros reakciókat; Ugyanakkor javíthatja az anyag korrózióállóságát és mechanikai tulajdonságait. A stabilitás biztosítja az implantátum megbízhatóságát a hosszú távú használat során.

l Felszíni kezelési technológia a precíziós megmunkálásban

A felületkezelési technológia a precíziós megmunkálás után fontos része a műtéti fokú titán anyagok orvosi teljesítményének optimalizálásában. A homokfúvás révén egy specifikus érdességgel rendelkező mikroszerkezet képződik a titán anyagok felületén. Ez a durva felület növelheti a sejtek és az anyagok közötti érintkezési területet, elősegítheti a sejtek adhézióját és a proliferációt, különösen az ortopédia és a fogászati ​​implantátumok területén. Segít javítani az implantátumok és a környező csontszövetek közötti kötést, és felgyorsítja a csontintegrációs folyamatot. Az eloxáló eljárás porózus vagy sűrű oxidfilmeket generálhat a titán felületén. A porózus oxidfilm bioaktív molekulákat, például növekedési faktorokat, antibiotikumokat stb. Tölthet fel, hogy tovább elősegítse a csontszövet növekedését vagy megakadályozza a fertőzést; A sűrű oxidfilm javíthatja az anyag korrózióállóságát és kopásállóságát. Ezenkívül a plazmapermetezési technológiát gyakran használják a bioaktív bevonatok, például a hidroxiapatit bevonására a titán anyagok felületén. Ezek a bevonatok hasonlóak az emberi csontok összetételéhez, és jelentősen javíthatják az implantátumok bioaktivitását és csontkötési képességét, jobban kielégítve az orvosi alkalmazások igényeit.

l 3D nyomtatás testreszabott implantátumokhoz

A 3D nyomtatási technológia forradalmi áttöréseket hozott a testreszabott implantátumok területén a műtéti fokú titán anyagokhoz. A hagyományos gyártási folyamatok megnehezítik a komplex személyre szabott struktúrák pontos előállításának elérését, míg a 3D nyomtatás pontosan megtervezheti és előállíthatja azokat az implantátumokat, amelyek teljes mértékben illeszkednek a beteg egyéni anatómiai szerkezetéhez, a beteg orvosi képalkotó adatainak, például a CT és az MRI -vizsgálat eredményei alapján. Az ortopédia területén testreszabott csontlemezeket és személyre szabott mesterséges ízületeket használnak komplex töréshelyekhez; A maxillofacialis műtét során testreszabott titánhálózatokat használnak az arccsontok hibáinak javítására. A 3D nyomtatás pontosan szabályozhatja az implantátum belső pórusszerkezetét. A megfelelő porozitás és a pórusméret elősegíti a csontszövet növekedését, a biológiai rögzítés kialakulását és az implantátum stabilitásának fokozását. Ugyanakkor az implantátum mechanikai tulajdonságait úgy lehet beállítani, hogy jobban összhangban álljon az egyes részek fiziológiai és mechanikai igényeivel, pontosabb és hatékonyabb kezelési terveket biztosítva a betegek számára.

Anyag bemutatása tipikus klinikai forgatókönyvekben

l Az ortopédiai implantátumok hosszú távú nyomonkövetési adata

Az ortopédiai mező fontos alkalmazási forgatókönyv a műtéti minőségű titán anyagok számára. A hosszú távú nyomon követési adatok nagy része azt mutatja, hogy a titán ortopédiai implantátumok kiváló klinikai hatásokat mutatnak. A mesterséges csípőpótlás példájaként a 10-20 éves nyomon követéssel végzett tanulmányok azt mutatják, hogy a titánötvözet-protézisek túlélési aránya több mint 90%-ot érhet el. A csere után a beteg ízületi funkciója jelentősen javul, a fájdalom jelentősen csökken, és folytathatják a normál élettartamot. A törés rögzítése szempontjából a titánlemezek és a csavarok hatékonyan rögzíthetik a törés helyét és elősegítik a törés gyógyulását. A hosszú távú nyomon követés azt találta, hogy a törés gyógyulási aránya magas, és az implantátumproblémák miatti másodlagos műtét előfordulása alacsony. Ennek oka a titán anyagok jó mechanikai tulajdonságai, amelyek stabil támogatást nyújthatnak a törés gyógyulása során. Ugyanakkor biokompatibilitása biztosítja a környező szövet jó toleranciáját az implantátummal szemben, csökkenti a gyulladásos reakciók és szövődmények előfordulását, és határozottan bizonyítja a titán anyagok hosszú távú hatékonyságát és biztonságát az ortopédiai implantátum alkalmazásokban.

l Fogimplantátumok osseointegrációja

A fogászati ​​implantátumok sikeres példa a titán anyagok alkalmazására az orális orvoslás területén. A klinikai vizsgálatok kimutatták, hogy a titán implantátumok szignifikáns csontintegrációs hatással bírnak. Általában 3-6 hónappal a beültetés után a képalkotó vizsgálatok és a klinikai értékelések azt mutatják, hogy az implantátum körül új csontszövet növekszik, és szorosan kapcsolódik az implantátum felületéhez, jó csontintegrációt elérve. A szövettani vizsgálatok kimutatták, hogy közvetlen kémiai kötés alakul ki a titánimplantátum és a csontszövet felülete között, ami fokozza az implantátum és a csontszövet közötti kötési szilárdságot. A beültetés után a betegek visszaállíthatják a fogaik rágási funkcióját, az implantátumok nagyon stabilak és hosszú élettartamúak. Sok beteg számára az implantátumok továbbra is a beültetés után 10 évvel vagy még hosszabb ideig tartják a jó funkcionális státust, nagyon kevés lazítva vagy leesik, ami teljes mértékben bemutatja a titán anyagok kiváló teljesítményét a fogimplantátumok területén, és megbízható javítási megoldást kínál a hiányzó fogakkal rendelkező betegek számára.

l A kardiovaszkuláris stentek fáradtságállóságának ellenőrzése

A szív- és érrendszeri betegségek kezelésének kulcsfontosságú implantátumaként a kardiovaszkuláris stentek rendkívül magas követelményekkel bírnak az anyagi fáradtság ellenállására. A műtéti fokú titánból készült kardiovaszkuláris stentek ellenálltak a tesztnek a klinikai alkalmazásokban. Az emberi vérkeringési rendszerben a stenteknek ellenállniuk kell a szívverések által okozott periodikus stresszt, a ciklusok száma pedig napi 100 000 -szer éri el. In vitro szimulált fáradtsági kísérletek és hosszú távú klinikai megfigyelések révén a titán ötvözet stentek jó fáradtságrezisztenciát mutattak. A hosszú távú nyomon követési adatok azt mutatják, hogy miután az emberi testbe több éven át vagy akár évtizedekig beültetik, a stentek továbbra is fenntarthatják a szerkezeti integritást, hatékonyan támogathatják az ereket és fenntarthatják az érrendszeri szabadalmat. Nagyon kevés eset van a restenózis vagy más súlyos szövődmények esetében, amelyeket a fáradtság törése okoz. Ennek oka a titán anyagok kiváló mechanikai tulajdonságai és fáradtsági ellenállása, amelyek biztosítják, hogy a kardiovaszkuláris stentek stabilan és hosszú távon működhessenek egy komplex fiziológiai és mechanikai környezetben, erős garanciát biztosítva a szív- és érrendszeri betegségek egészségére.