Medicinsk brug Titanium

Hvad er Titanium?

Titanium materialer har været brugt i hverdagen i lang tid. 1930'erne var begyndelsen på moderne biomedicinske funktionelle materialer. Oprindeligt blev rustfrit stål udviklet til brug i medicinske og implantatapplikationer. En legering lavet af kobolt er det andet materiale. Titanium og dets legering blev den nyeste generation af metalliske biomaterialer omkring 1960'erne. Siden dets mest mindeværdige udseende er titanium blevet portrætteret som et vidundermetal og har fået brede overvejelser.

Hvorfor er titanium så unikt?

Titaner et overgangsmetal, der har høj styrke og lav densitet. Under en række forhold modstår den korrosion. Især titanium er latent og modstandsdygtigt over for kropsvæske og væv. Disse er den påståede biokompatibilitet og forbrugsobstruktion. De er væsentlige krav til anvendelser inden for medicin.

De grundlæggende egenskaber for titanium, rustfrit stål og koboltlegering er skitseret i tabel 1. Den laveste massefylde er 4,51 g/cm-3 for titanium, mens den højeste densitet er 8 g/cm-3 for rustfrit stål. Titanium har et meget højere styrke-til-densitetsforhold på 76 kNm/kg for samme trækstyrke. Med en styrke/densitet på 63 kNm/kg er den 20 procent stærkere end rustfrit stål. Titaniums elasticitetsmodulværdi er kun det halve af koboltlegering og konventionelt rustfrit stål. Det er væsentligt mere som menneskeknogler. Derudover har titanium lav termisk udvidelse og ledningsevne, hvilket gør det ikke-ferromagnetisk.

Titanium og dets komposit har de mest nyttige egenskaber, hvilket gør dem til et enormt resultat i muskelsundhed, indsatser og omhyggelige instrumentfelter. Baoji city changsheng titanium co. ltd er en producent og leverandør af titanium og Cu-Ni metalmølle og færdige produkter i det mest omfattende udvalg af kvaliteter, dimensioner og mølleprodukter.

De laveste priser og højeste tekniske standarder for metaller tilbydes til markedet af baoji city changsheng titanium co. ltd, som er beliggende i hjertet af Kinas titaniumproduktion. Sikker på, at vi ikke kan overkommes på omkostninger og kvalitet, har vi præsenteret vores omkostningsgaranti for at sikre. Titanium er det foretrukne valg af titanium- og CuNi-mølle- og færdigvareleverandører over hele verden.

Hvad er tætheden af ​​titanium?

Fordi det er mere udfordrende at udvinde, er titaniummetal ikke så overkommeligt som jern, så dets anvendelser har en tendens til at være specialiserede. Egenskaberne ved titaniummetal er ekstremt værdifulde. I lighed med aluminium danner det et tyndt beskyttende oxidlag for at forhindre korrosion, hvilket gør det praktisk talt inert. Fordi det har en massefylde på 4,5 gram pr. cm3, hvilket er væsentligt lavere end jerns, er titanlegeringer vigtige for rumfartsindustrien. Det blev brugt til at lave meget af SR-71 Blackbird, som var det hurtigste bemandede fly i verden. Det blev også brugt til at lave en masse motorer og flyskrog på store passagerfly som Airbuses og 747s.

På grund af dets modstandsdygtighed over for havvand, bruges dette metal i marine applikationer som propelaksler. Det siges også, at russerne brugte det til at bygge ubåde. Titanium er ikke giftigt, og det bliver ikke bortvist af kroppen. Fordi det også forbinder til knogler, er det blevet brugt i kirurgiske procedurer som tandimplantater og ledudskiftninger, især hofteled.

Hvorfor bruges titanium til implantater?

Markedet for tandimplantater, som vurderes at være omkring USD 4,6 milliarder værd på verdensplan, åbnede døren til muligheden for at genoprette en patients tandsundhed og funktion [6]. På grund af deres biokompatibilitet og lave omkostninger er titaniumimplantater det mest almindeligt anvendte materiale på markedet.

Titanium er et bioinert materiale, der praktisk talt ikke initierer nogen skadelig indvirkning på det omsluttende væv. Men på trods af materialets beskrivelse af en række iboende fordele, lykkes det ikke at integreres godt med knogler og tandkødsvæv uden tilstrækkelig overfladebehandling, hvilket kan resultere i implantatfejl. Dårlig osseointegration er årsagen til disse svigt, som påvirker implantatets stabilitet i knoglen og kan resultere i udvikling af infektioner og inflammatoriske processer i peri-implantatrummet [7]. Forskellige overfladebehandlinger for at forhindre dannelsen af ​​skadelige bakterielle biofilm og forbedre osseointegration bliver undersøgt som et middel til at reducere disse problemer. Nanoteknologi har skabt positive effekter i tandplejen, idet man har mulighed for at levere overflader med en bestemt geografi og syntetisk stykke for at arbejde på materialers biokompatible kvaliteter.

Er kirurgisk titanium magnetisk?

Metalimplantater er særligt sårbare over for risici for implantatmigrering og radiofrekvens (RF)-induceret opvarmning, som begge har potentiale til at skade det omgivende væv, fordi MR-maskiner bruger kraftige magneter [11].

Implantater, der er sikkert fastgjort til knoglen, påvirkes ikke af MR-induceret forskydning, ifølge undersøgelser [1,12]. I betragtning af manglen på igangværende undersøgelser, er røntgen ikke foreslået i den hurtige postoperative periode hos patienter med ikke-involverede indlejringer som krøller, kanaler og stents [6]. Fordi implantatets hvirvelstrømme er parallelle med scannerens statiske magnetfelt, er RF-opvarmning teoretisk mulig. Under alle omstændigheder har alle partnerundersøgelser afsløret, at denne temperaturændring er ligegyldig, hvilket viser, at bekymringer om vævsskade fra RF-opvarmning er uberettiget.

Billedartefakter forårsaget af metalimplantater kan forårsage, at resultater misfortolkes. Ved at optimere scanningsparametre og modificere magnetiske resonansimpulssekvenser kan teknologiske fremskridt reducere billedforvrængning. Læger skal tage hensyn til fordelene ved billeddannelse samt muligheden for implantat-induceret billedforvrængning, når de beslutter, om de skal udføre MR-undersøgelser på patienter eller ej.

MR'ens magnetfelt har ingen effekt på titanium, fordi det er et paramagnetisk materiale. MR kan bruges sikkert hos patienter, der har implantater, fordi der er en meget lav risiko for komplikationer forårsaget af implantater. Legeringer bruges dog til at fremstille titaniumpladerne, der bruges i det kraniofaciale område. Fordi virkningerne af MR er påvirket af andelen af ​​legeringens bestanddele, er mere præcis forskning påkrævet.

Forfalsket led og klinisk indlejring

Den samlede befolkning udvikler sig i år. Vi ønsker at leve længere og leve et meget aktivt liv i dag. Sportsrelaterede, trafikrelaterede og andre typer ulykker resulterer alle i skader. Det er klart, at interessen for falske fuger bliver ved med at udvikle sig. Titanium og dets kompositter er sædvanligvis blevet brugt til at fremstille indlejrede gadgets, for eksempel knogleplader, skruer til fiksering af brud, hjerteklapproteser, pacemakere og kunstige hjerter er alle eksempler på kunstige led. Over 100 millioner patienter verden over modtager erstatningsterapi årligt, og over 1,000 ton titanium indsættes i patienternes kroppe.

Disse metalimplantater skal formes mekanisk på en bestemt måde for at bevare deres funktioner under brug. Under vores daglige aktiviteter bøjer, vrider, klemmer og trækker vi vores muskler sammen. Når de udsættes for belastninger af træthed, slid og stød, må disse kunstige dele ikke forringes. Titanium er 50 procent lettere end rustfrit stål og har et styrke-til-densitetsforhold, der er 20 procent højere. Den er stærkere og lettere. På det tidspunkt, hvor det indlejres i menneskekroppen, vil det mindske kropsbelastningen. Patienterne vil kunne bevæge sig mere frit. Mellem den kunstige del og menneskekroppen vil der være spændinger. Et misforhold i elasticitetsmodulet er det, der fører til den såkaldte grænsefladespænding. Fra tabel 1 kan vi se, at titanium har det mest minimale fleksible modul blandt disse tre materialer. Titaniumimplantatet og den menneskelige knogle er meget mere mekanisk kompatible.

Fysiologisk afviser kroppen ukendte dele. Efter implantatkirurgi opleves ofte klinisk inflammation, rødme og kløe, når rustfrit stål og co-legering anvendes som biomaterialer. Titanium og dets legeringer er kendt for deres biologiske inertitet. De er ekstremt modstandsdygtige over for korrosion i menneskeblods nedsænkningsmiljø. Det modsætter sig generelt menneskeligt blod og cellevæv, hvilket garanterer stor lighed. Der er praktisk talt ingen kontaminering og ugunstigt modtagelige reaktioner, hvilket ekstraordinært virker på patienternes rekreation. Titaniums talrige anvendelser er baseret på dette.

På grund af dets overlegne biokompatibilitet anses kommercielt rent titanium (Cp Ti) generelt for at være den bedste kandidat. ELI-legeringerne Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr og Ti{ {6}}Al-4V bruges også i vid udstrækning i medicinske implantater. Tag faktisk et kig på vores side for at spørge om vores forskellige varer!

Udstyr til ortopædi Behandling af knogledeformiteter er ortopædiens primære fokus. For at hjælpe den snoede krop med at vende tilbage til sin normale position kræves der ekstern kraft. Muskelsundhedshardware burde give solid støtte og genkalde kroppens rigtige tilstand. Bortset fra slidobstruktion og erosionsmodstand, er den nye egenskab, der forventes her, formhukommelse. Formhukommelseslegeringer lavet af titanium og nikkel har både høj styrke og hukommelsesegenskaber. Ti-Ni legering bruges i øjeblikket til at lave almindelige knogleplader, intramedullære negle, underkæbe intern fiksering, skoliosekorrektion og andre lignende enheder.

Tandimplantater har deres egne særskilte egenskaber. Der er tre slags dental indlejring: zygomatisk, osseointegreret og et mini-implantat til ortodontisk forankring. Titanium er blevet brugt som kroner, kronesøm, faste spænd, porcelænsspænd, cementspænd, tandudskiftningsholderinge, baser, interface-gadgets og forstærkende gadgets. Titan er blevet brugt til at dække næsten alle metalkomponenter i tandproteser.

Lad os begynde med standard osseointegration. En "rod" eller "frø" vil først blive indsat i kæbeknoglen af ​​en læge. Efter at den har sat sig, vil overbygningen af ​​tanden binde sig til indlejringen. Herefter vil der udvikles en ny tand ovenpå. Her er kontrasten mellem klinisk indlejring og dental indlejring. Et medicinsk implantat er enten en "lim" eller "skrue", der bruges til at forbinde ødelagt hårdt væv eller en erstatning for beskadiget hårdt væv. Under alle omstændigheder hjalp dental embed nyt design med at udvikle. Hvor spændende!

Denne "enkle" procedure nødvendiggør fremragende termiske og biokompatibilitetsegenskaber. Mens de drikker suppe og spiser frossen yoghurt, vil personer føle sig varme og kølige, men disse følelser kommer fra munden og ikke fra tænderne. Der vil ikke være nogen stimulation for sundetænder.

Titanium udvider sig meget lidt, når det opvarmes. På det tidspunkt, hvor titanium-baseret indlejring bruges som en "rod", vil den ikke vokse eller skrumpe inde i individers mund. Den nyligt indrammede tand forbliver, hvor den burde være. Titanium har en termisk ledningsevne på kun en femtedel af rustfrit stål, en tredjedel af aluminium og halvdelen af ​​kobber. Det vil ikke klæbe til strukturen af ​​de faktiske tænder, når det bruges som en krone. Tandpulpen kan afskærmes mod varme- og kuldestimuleringer med titanium.

Præcisionsstøbning af titanium bruges i tandplejen, fordi det har høj dimensionel nøjagtighed, ingen krympning og ingen bobler. Fra nu af er 4 økonomisk uforfalsket titanium (Cp Ti) unikt brugt til tandindstøbningsapplikationer. De varierer i ASTM-grad fra 1 til 4. De har alle lav grad af elektronisk ledningsevne, høj erosionsmodstand, termodynamisk tilstand ved fysiologiske pH-værdier, lav partikelarrangementstilbøjelighed under væskeforhold og isoelektrisk punkt for oxidet af 5-6.

Renheden falder og styrken øges mellem grad 1 og 4. Grade 2 titanium er den mest kendte stjerne til tandindstøbningsapplikationer. Det har mindst flydespænding på 275 MPa, hvilket svarer til hærdet austenitisk hærdet stål. Når det kræves højere styrke, kan titanium kombination ligeledes anvendes. Andre legeringer, såsom Ti-6Al-4V, bruges også i en række forskellige sammenhænge.

Kirurgiske instrumenter

Den første generation af kirurgiske instrumenter var lavet af kulstofstål, men deres ydeevne var ikke på niveau med klinisk brug efter galvanisering. Fører ofte til infektion. Andengenerations rustfrit stål er austenitisk, men kromindholdet er giftigt og har nogle effekter på kroppen.

Mekaniske egenskaber og duktilitet er de første ting, der skal tages i betragtning ved fremstilling af kirurgiske instrumenter. Metalprioriteten en specifik fleksibilitet til at holde trit med den nødvendige form uden overgivelse. Skalpeller, pincet og sakse er eksempler på grundlæggende kirurgiske instrumenter, der er lange og tynde. Instrumentet kræver en vis styrke for at fungere sikkert. De skal være tilstrækkeligt intense og ikke til at gå i stykker under en medicinsk procedure. For kirurgiske instrumenter er det mindste nødvendige modul 100 GPa. Modulus af titanium er 116 GPa.

Under medicinsk procedureaktivitet præsenteres instrumenter ligefrem til levende væv. Det er nødvendigt at have korrosionsbestandighed, biokompatibilitet og magnetiske egenskaber. Titanium er ikke-giftigt for menneskeligt væv. Det vil ikke fremkalde nogen ufølsom reaktion. Operationsstuen oplever af og til magnetiske felter. For eksempel skaber røntgen et attraktivt felt på omkring 1,5 Tesla. Dette attraktive felt kan påvirke forsigtige instrumenter på forskellige måder, herunder: skadelig bevægelse forårsaget af interaktionen mellem magnetiske felter (missileffekten), instrumentvarme forårsaget af afsætning af radiofrekvens (RF) strøm og instrumentrelateret fotografering Titanium er ikke-attraktiv, pålidelig velvære af aktivitet. Fordi det er ikke-magnetisk, eliminerer det også muligheden for at forårsage skade på sarte elektroniske implantater.

Sterilisering udføres ved hjælp af en varm dampspray ved høj temperatur efter operationen. Forskellige rensemidler bruges til at rense mikrober og sygdomme. Instrumentets størrelse og overfladekvalitet bør ikke ændre sig efter gentagne rengøringer. Derudover bør der være lidt skade. Hver gang en kirurg bruger et instrument, har de brug for, at det fungerer korrekt. Korrosionsbestandigheden af ​​titanium og titanlegeringer er fremragende. Sidst men ikke mindst gør titaniums lave vægt den ideel til mikrokirurgi. Arbejdstemperaturen kan variere fra 150 til 500 grader Celsius. Kirurgens træthed kan reduceres ved at bruge lette kirurgiske instrumenter, især til langvarige procedurer.

Medicinsk titanium og titanlegeringer er højkvalitetsmetaller, der ofte bruges i medicinsk udstyr. Laserkatoder, tandbor og pincet fremstilles ofte ved hjælp af titanium.

Baoji City Changsheng Titanium Co., Ltd. er en førende producent og leverandør, der leverer individualiserede løsninger til en bred vifte af applikationer. Vi arbejder tæt sammen med dig på alle stadier af fremstillingsprocessen for at sikre, at det endelige produkt opfylder dine krav. Kontakt os eller bed om et tilbud med det samme for at høre mere.

Referencer: https://www.rsc.org/periodic-table/element/22/titanium

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9104688/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6369045/