استخدام التيتانيوم الطبي

ما هو التيتانيوم؟

تم استخدام مواد التيتانيوم في الحياة اليومية لفترة طويلة. كانت الثلاثينيات بداية المواد الوظيفية الطبية الحيوية الحديثة. في البداية ، تم تطوير الفولاذ المقاوم للصدأ للاستخدام في التطبيقات الطبية والزرع. المادة الثانية هي سبيكة مصنوعة من الكوبالت. أصبح التيتانيوم وسبائكه أحدث جيل من المواد المعدنية الحيوية في الستينيات من القرن الماضي. منذ ظهوره الذي لا يُنسى ، تم تصوير التيتانيوم على أنه معدن عجيب وحظي باعتبارات واسعة.

لماذا التيتانيوم فريد من نوعه؟

التيتانيومهو معدن انتقالي له قوة عالية وكثافة منخفضة. في ظل مجموعة متنوعة من الظروف ، فإنه يقاوم التآكل. على وجه الخصوص ، التيتانيوم كامن ومقاوم لسوائل الجسم وأنسجته. هذه هي التوافق الحيوي المزعوم وعرقلة الاستهلاك. إنها متطلبات أساسية للتطبيقات في الطب.

تم توضيح الخصائص الأساسية للتيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الكوبالت في الجدول 1. وأقل كثافة هي 4.51 جم / سم -3 للتيتانيوم ، بينما تبلغ أعلى كثافة 8 جم / سم -3 لـ الفولاذ المقاوم للصدأ. التيتانيوم لديه نسبة قوة إلى كثافة أعلى بكثير من 76 كيلو نيوتن متر / كجم لنفس قوة الشد. مع قوة / كثافة تبلغ 63 كيلو نيوتن متر / كجم ، فهو أقوى بنسبة 20 بالمائة من الفولاذ المقاوم للصدأ. قيمة معامل مرونة التيتانيوم هي فقط نصف قيمة سبائك الكوبالت والفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي. إنه يشبه إلى حد كبير عظم الإنسان. بالإضافة إلى ذلك ، التيتانيوم لديه تمدد حراري منخفض وموصلية منخفضة ، مما يجعله غير مغناطيسي.

يتميز التيتانيوم ومركبته بخصائص مفيدة للغاية مما يجعلهما نتائج هائلة في صحة العضلات ، والإدخالات ، ومجالات الأدوات الدقيقة. مدينة باوجى تشانغشنغ التيتانيوم المشترك. ltd هي الشركة المصنعة والموردة لمطحنة معدن التيتانيوم والنحاس والنيكل والمنتجات النهائية في النطاق الأكثر شمولاً من الدرجات والأبعاد ومنتجات المطحنة.

يتم تقديم أدنى الأسعار وأعلى المعايير الهندسية للمعادن إلى السوق من قبل شركة باوجى تشانغشنغ تيتانيوم. المحدودة ، التي تقع في قلب إنتاج التيتانيوم في الصين. على يقين من أننا لا نستطيع أن نتفوق على التكاليف والجودة ، فقد قدمنا ​​ضمان التكلفة لدينا. التيتانيوم هو الخيار المفضل لمطحنة التيتانيوم و CuNi وموردي المنتجات النهائية في جميع أنحاء العالم.

ما هي كثافة التيتانيوم؟

نظرًا لأنه من الصعب استخراجه ، فإن معدن التيتانيوم ليس بأسعار معقولة مثل الحديد ، لذلك تميل تطبيقاته إلى التخصص. خصائص معدن التيتانيوم ذات قيمة عالية للغاية. على غرار الألومنيوم ، فإنه يشكل طبقة أكسيد واقية رقيقة لمنع التآكل ، مما يجعلها خاملة عمليًا. نظرًا لأن كثافتها 4.5 جرام لكل سم 3 ، وهي أقل بكثير من كثافة الحديد ، فإن سبائك التيتانيوم مهمة لصناعة الطيران. تم استخدامه لصنع الكثير من SR -71 Blackbird ، والتي كانت أسرع طائرة مأهولة في العالم. كما تم استخدامه لصنع الكثير من المحركات وهيكل الطائرات لطائرات الركاب الكبيرة مثل Airbuses و 747s.

نظرًا لمقاومته لمياه البحر ، يستخدم هذا المعدن في التطبيقات البحرية مثل أعمدة المروحة. يقال أيضًا أن الروس استخدموها لبناء غواصات. التيتانيوم ليس سامًا ، ولا يتخلص منه الجسم. نظرًا لأنه يرتبط أيضًا بالعظام ، فقد تم استخدامه في العمليات الجراحية مثل زراعة الأسنان واستبدال المفاصل ، وخاصة مفاصل الورك.

لماذا يستخدم التيتانيوم في عمليات الزرع؟

فتح سوق زراعة الأسنان ، الذي تقدر قيمته بنحو 4.6 مليار دولار أمريكي في جميع أنحاء العالم ، الباب أمام إمكانية استعادة صحة المريض ووظيفته للأسنان [6]. نظرًا لتوافقها الحيوي وانخفاض تكلفتها ، تعد غرسات التيتانيوم أكثر المواد شيوعًا في السوق.

التيتانيوم هو مادة بيولوجية ، لا تبدأ عمليا أي تأثير ضار على الأنسجة المحيطة. ومع ذلك ، على الرغم من وصف المادة لعدد من المزايا المتأصلة ، فإنها تفشل في الاندماج بشكل جيد مع العظام وأنسجة اللثة دون معالجة سطحية كافية ، مما قد يؤدي إلى فشل الزرع. ضعف الاندماج العظمي هو سبب هذه الإخفاقات ، والتي تؤثر على ثبات الغرسة في العظام ويمكن أن تؤدي إلى الإصابة بالعدوى والعمليات الالتهابية في منطقة الزرع [7]. تتم دراسة المعالجات السطحية المختلفة لمنع تكوين الأغشية الحيوية البكتيرية الضارة وتحسين الاندماج العظمي كوسيلة للحد من هذه المشكلات. أحدثت تقنية النانو تأثيرات إيجابية في طب الأسنان ، حيث لديها خيار توصيل الأسطح بجغرافيا معينة وقطعة تركيبية للعمل على الصفات المتوافقة مع المواد الحيوية.

هل التيتانيوم الجراحي ممغنط؟

الغرسات المعدنية معرضة بشكل خاص لمخاطر انتقال الغرسة والتسخين الناجم عن الترددات الراديوية ، وكلاهما له القدرة على إلحاق الضرر بالأنسجة المحيطة لأن آلات التصوير بالرنين المغناطيسي تستخدم مغناطيسات قوية [11].

لا تتأثر الغرسات التي يتم تثبيتها بإحكام بالعظام بالإزاحة التي يسببها التصوير بالرنين المغناطيسي ، وفقًا للدراسات [1،12]. نظرًا لقلة الفحوصات المستمرة ، لا يُقترح استخدام الأشعة السينية في فترة ما بعد الجراحة الفورية في المرضى الذين يعانون من ضمور غير متورط مثل الضفائر والقنوات والدعامات [6]. نظرًا لأن التيارات الدوامة للغرسة تكون موازية للحقل المغناطيسي الثابت للماسح الضوئي ، فإن تسخين الترددات الراديوية ممكن نظريًا. على أي حال ، كشفت جميع دراسات الشركاء أن هذا التغير في درجة الحرارة غير مهم ، مما يدل على أن المخاوف بشأن تلف الأنسجة الناتج عن ارتفاع درجة حرارة الترددات الراديوية غير مبررة.

يمكن أن تتسبب تشوهات الصورة الناتجة عن الغرسات المعدنية في إساءة تفسير النتائج. من خلال تحسين معلمات المسح وتعديل تسلسل نبضات الرنين المغناطيسي ، يمكن للتقدم التكنولوجي تقليل تشوه الصورة. يجب أن يأخذ الأطباء في الاعتبار مزايا التصوير وكذلك إمكانية تشويه الصورة الناجم عن الزرع عند اتخاذ قرار بإجراء التصوير بالرنين المغناطيسي على المرضى أم لا.

لا يؤثر المجال المغناطيسي للتصوير بالرنين المغناطيسي على التيتانيوم لأنه مادة مغناطيسية. يمكن استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي بأمان في المرضى الذين لديهم غرسات لأن هناك مخاطر منخفضة للغاية من حدوث مضاعفات ناجمة عن الغرسات. ومع ذلك ، يتم استخدام السبائك لصنع ألواح التيتانيوم المستخدمة في منطقة القحف الوجهي. نظرًا لأن تأثيرات التصوير بالرنين المغناطيسي تتأثر بنسبة مكونات السبيكة ، يلزم إجراء بحث أكثر دقة.

المفصل المزيف والتضمين السريري

إجمالي عدد السكان يتقدم في السنوات. نريد أن نعيش أطول وأن نعيش حياة نشطة للغاية اليوم. تؤدي الحوادث المتعلقة بالرياضة وحركة المرور وأنواع أخرى من الحوادث إلى وقوع إصابات. من الواضح أن مصلحة الوصلات المزيفة في تطور مستمر. عادةً ما يتم استخدام التيتانيوم ومركباته لتصنيع الأدوات المضمنة ، على سبيل المثال ، ألواح العظام ، ومسامير تثبيت الكسور ، وصمامات القلب الاصطناعية ، وأجهزة تنظيم ضربات القلب ، والقلوب الاصطناعية كلها أمثلة على المفاصل الاصطناعية. يتلقى أكثر من 100 مليون مريض في جميع أنحاء العالم العلاج البديل سنويًا ، ويتم إدخال أكثر من طن واحد 000 من التيتانيوم في أجسام المرضى.

يجب تشكيل هذه الغرسات المعدنية بطريقة ميكانيكية بطريقة معينة للحفاظ على وظائفها أثناء الاستخدام. خلال أنشطتنا اليومية ، نثني عضلاتنا ونلويها ونضغط عليها ونقبضها. يجب ألا تتدهور هذه الأجزاء الاصطناعية عند تعرضها لأحمال التعب والتآكل والصدمات. التيتانيوم أخف بنسبة 50 بالمائة من الفولاذ المقاوم للصدأ وله نسبة قوة إلى كثافة أعلى بنسبة 20 بالمائة. إنه أقوى وأخف. عند النقطة التي يتم تضمينها داخل جسم الإنسان ، ستقلل من أحمال الجسم. سيتمكن المرضى من التحرك بحرية أكبر. بين الجزء الاصطناعي وجسم الإنسان ، سيكون هناك توتر. إن عدم التطابق في معامل المرونة هو ما يؤدي إلى ما يسمى بضغط الواجهة. من الجدول 1 ، يمكننا أن نرى أن التيتانيوم لديه أقل معامل مرن من بين هذه المواد الثلاثة. غرسة التيتانيوم والعظم البشري أكثر توافقًا ميكانيكيًا.

من الناحية الفسيولوجية ، يرفض الجسم الأجزاء غير المألوفة. بعد جراحة الزرع ، غالبًا ما يحدث الالتهاب السريري والاحمرار والحكة عند استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك المشتركة كمواد حيوية. يشتهر التيتانيوم وسبائكه بخمولهم البيولوجي. إنها شديدة المقاومة للتآكل في بيئة غمر دم الإنسان. إنه يتعارض بشكل جيد مع دم الإنسان وأنسجة الخلية بشكل عام ، مما يضمن تشابهًا كبيرًا. لا يوجد عمليا أي تلوث واستجابات حساسة غير مواتية ، والتي تعمل بشكل غير عادي على تعافي المرضى. تعتمد تطبيقات التيتانيوم العديدة على هذا.

نظرًا لتوافقه الحيوي الفائق ، يُعتبر التيتانيوم النقي تجاريًا (Cp Ti) عمومًا أفضل مرشح. ومع ذلك ، فإن سبائك ELI Ti -6 Al -7 Nb و Ti -13 Nb -13 Zr و Ti -12 Mo -6 Zr و Ti { يتم أيضًا استخدام {6}} Al -4 على نطاق واسع في الغرسات الطبية. في الواقع ألق نظرة على موقعنا لتسأل عن العناصر المختلفة لدينا!

معدات جراحة العظام إن علاج تشوهات العظام هو المحور الأساسي لجراحة العظام. لمساعدة الجسم الملتوي على العودة إلى وضعه الطبيعي ، يلزم وجود قوة خارجية. يجب أن توفر أجهزة الصحة العضلية دعمًا قويًا وتذكر الحالة الصحيحة للجسم. بخلاف معارضة التآكل والتآكل ، فإن الخاصية الجديدة المتوقعة هنا هي ذاكرة الشكل. سبائك ذاكرة الشكل المصنوعة من التيتانيوم والنيكل تمتلك خصائص عالية القوة والذاكرة. تُستخدم سبيكة Ti-Ni حاليًا في صنع ألواح عظمية مشتركة ، ومسامير داخل النخاع ، وتثبيت داخلي للفك السفلي ، وتصحيح الجنف ، وغيرها من الأجهزة المماثلة.

زراعة الأسنان لها خصائصها المميزة. هناك ثلاثة أنواع من التضمين السني: الوجني ، والمدمج العظمي ، والغرس المصغر لمرسى تقويم الأسنان. تم استخدام التيتانيوم كتيجان ، ومسامير تاج ، ومباعد ثابتة ، وخزف ، وامتدادات أسمنتية ، وحلقات تثبيت بديلة للأسنان ، وقواعد ، وأدوات ربط وأدوات تقوية. تم استخدام التيتانيوم لتغطية كل المكونات المعدنية تقريبًا في أطقم الأسنان.

لنبدأ بالاندماج العظمي القياسي. يتم إدخال "جذر" أو "بذرة" أولاً في عظم الفك بواسطة الطبيب. بعد أن يستقر ، فإن البنية الفوقية للسن سوف تترابط مع التضمين. بعد ذلك ، سيظهر سن جديد فوقه. هنا هو التناقض بين التضمين السريري و تضمين الأسنان. الغرسة الطبية هي إما "غراء" أو "برغي" يستخدم لربط الأنسجة الصلبة المكسورة أو كبديل للأنسجة الصلبة التالفة. على أي حال ، ساعد تضمين الأسنان في تطوير التصميم الجديد. يا له من فضول!

يتطلب هذا الإجراء "البسيط" خصائص حرارية ممتازة وتوافق مع الحياة. أثناء شرب الحساء وتناول الزبادي المجمد ، يشعر الأفراد بالحرارة والبرودة ، ولكن هذه المشاعر تأتي من الفم وليس الأسنان. لن يكون هناك أي تحفيز للصحةأسنان.

يتوسع التيتانيوم قليلاً عند تسخينه. عندما يتم استخدام التضمين القائم على التيتانيوم كـ "جذر" ، فإنه لن ينمو أو يتذبل داخل فم الأفراد. ستبقى السن المؤطرة مؤخرًا في المكان الذي يجب أن تكون فيه. التيتانيوم له موصلية حرارية تبلغ خمس تلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ ، وثلث تلك الخاصة بالألمنيوم ، ونصف تلك الخاصة بالنحاس. لن تلتصق ببنية الأسنان الفعلية عند استخدامها كتاج. يمكن حماية لب الأسنان من الحرارة والبرودة بواسطة التيتانيوم.

يتم استخدام التيتانيوم المصبوب بدقة في طب الأسنان نظرًا لدقة أبعاده العالية ، وعدم الانكماش ، وعدم وجود فقاعات. اعتبارًا من الآن ، يتم استخدام 4 تيتانيوم غير مغشوش ماليًا (Cp Ti) بشكل فريد لتطبيقات تضمين الأسنان. وهي تتراوح في درجة ASTM من 1 إلى 4. تتمتع جميعها بدرجة منخفضة من التوصيل الإلكتروني ، ومقاومة عالية للتآكل ، وحالة ديناميكية حرارية عند قيم الأس الهيدروجيني الفسيولوجية ، وميل ترتيب الجسيمات المنخفض في ظروف السوائل ، ونقطة متساوية الكهرباء لأكسيد 5-6.

تنخفض درجة النقاء وتزداد القوة بين الدرجتين 1 و 4. يعتبر التيتانيوم من الدرجة الثانية أكثر النجوم شهرة لتطبيقات التضمين السني. لديها أقل مقاومة للخضوع تبلغ 275 ميجا باسكال وهو ما يعادل الفولاذ الأوستنيتي المقوى. عند الحاجة إلى قوة أعلى ، يمكن أيضًا تطبيق مزيج التيتانيوم. السبائك الأخرى ، مثل Ti -6 Al -4 V ، تُستخدم أيضًا في مجموعة متنوعة من السياقات.

الأدوات الجراحية

صُنع الجيل الأول من الأدوات الجراحية من الفولاذ الكربوني ، لكن أداؤها لم يكن على قدم المساواة مع الاستخدام السريري بعد الطلاء الكهربائي. كثيرا ما تؤدي إلى الإصابة. الجيل الثاني من الفولاذ المقاوم للصدأ أوستنيتي ، لكن محتوى الكروم سام وله بعض التأثيرات على الجسم.

الخواص الميكانيكية والليونة هي أول الأشياء التي يجب أخذها في الاعتبار عند صنع الأدوات الجراحية. الأولوية المعدنية هي مرونة محددة لمواكبة الشكل المطلوب دون استسلام. تعتبر المباضع والملاقط والمقص أمثلة على الأدوات الجراحية الأساسية الطويلة والرفيعة. يتطلب الجهاز قدرًا معينًا من القوة للعمل بأمان. يجب أن تكون شديدة بما يكفي ولا تنكسر أثناء إجراء طبي. بالنسبة للأدوات الجراحية ، فإن المعامل الأدنى المطلوب هو 100 جيجا باسكال. معامل التيتانيوم هو 116 جيجا باسكال.

أثناء نشاط الإجراء الطبي ، يتم عرض الأدوات مباشرة على الأنسجة الحية. من الضروري أن يكون لديك مقاومة للتآكل ، توافق مع الحياة ، وخصائص مغناطيسية. التيتانيوم غير سام للأنسجة البشرية. لن يجلب أي رد فعل غير حساس. تواجه غرفة العمليات أحيانًا مجالات مغناطيسية. على سبيل المثال ، تخلق الأشعة السينية مجالًا جذابًا يبلغ حوالي 1.5 تسلا. يمكن أن يؤثر هذا المجال الجذاب على الأدوات الدقيقة بطرق مختلفة ، بما في ذلك: الحركة الضارة الناتجة عن تفاعل المجالات المغناطيسية (تأثير الصاروخ) ، حرارة الجهاز الناتجة عن ترسب طاقة التردد اللاسلكي (RF) ، والتصوير الفوتوغرافي المرتبط بالأجهزة التيتانيوم هو نشاط غير جذاب ويمكن الاعتماد عليه. نظرًا لأنه غير مغناطيسي ، فإنه يلغي أيضًا إمكانية إلحاق الضرر بالغرسات الإلكترونية الحساسة.

يتم التعقيم باستخدام بخار بخار ساخن في درجة حرارة عالية بعد الجراحة. تستخدم المنظفات المختلفة لتنظيف الميكروبات والأمراض. يجب ألا يتغير حجم الجهاز وجودة سطحه بعد عمليات التنظيف المتكررة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون هناك ضرر طفيف. في كل مرة يستخدم الجراح أداة ما ، فإنه يحتاج إليها للعمل بشكل صحيح. مقاومة التآكل من التيتانيوم وسبائك التيتانيوم ممتازة. أخيرًا وليس آخرًا ، الوزن الخفيف للتيتانيوم يجعله مثاليًا للجراحة المجهرية. يمكن أن تتراوح درجة حرارة العمل في أي مكان من 150 إلى 500 درجة مئوية. يمكن تقليل إجهاد الجراح باستخدام أدوات جراحية خفيفة الوزن ، خاصة للإجراءات الطويلة.

التيتانيوم وسبائك التيتانيوم الطبية عبارة عن معادن عالية الجودة تستخدم بشكل متكرر في المعدات الطبية. كثيرًا ما يتم إنتاج كاثودات الليزر ومثاقب الأسنان والملقط باستخدام التيتانيوم.

Baoji City Changsheng Titanium Co.، Ltd. مصنع ومورد رائد يقدم حلولًا فردية لمجموعة واسعة من التطبيقات. نتعاون معك بشكل وثيق في كل مرحلة من مراحل عملية التصنيع لضمان أن المنتج النهائي يلبي متطلباتك. اتصل بنا أو اطلب عرض أسعار على الفور لمعرفة المزيد.

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

https٪3a٪2f٪2fwww.ncbi.nlm.nih.gov٪2fpmc٪2farticles٪2fPMC9104688٪2f

https٪3a٪2f٪2fwww.ncbi.nlm.nih.gov٪2fpmc٪2farticles٪2fPMC6369045٪2f