Titanmaterials anpassningsförmåga till människor

För att observera metalljonernas svar på människokroppens anpassningsförmåga, i laboratoriet, kinesiska medicinska experimentella muslungfibroblastceller (V79-celler) och mus (20-dag postnatal möss) fibroblastcellvävnad (I929-celler), etc. ., använd celler som är känsliga för metalljoner för att utföra utvärderingsmetoder för cellanpassningsförmåga. De individuella elementjonerna som tillhandahålls av den oberoende administrativa myndigheten Product Evaluation Technology Basic Organization (Technical Committee for Standardization of Biological Evaluation of Medical Devices) har effekter på människokroppen (organismer). ) reaktioner och indelade i 3 grupper som visas i figur 1.

De mest giftiga inkluderar vanadin (V), nickel (Ni), koppar (Cu), etc. När ovanstående grundämnen finns i miljondelar (×{{0}}), kommer celler att dö inom en kort tid. Om man tar vanadin (V) och nickel (N) som exempel, visas de experimentella resultaten i V79-celler i figur 2. Resultaten av nedsänkningstestet på en vecka visade att om nickelkoncentrationen var runt 10×10-6 (Översättarens anmärkning pm=delar per miljon), skulle alla celler dö. Däremot var halten vanadin (V) två siffror lägre vid 0,6. Runt ×10-6 betyder att alla celler är döda. För det andra, när de hårda vävnaderna (ben) och mjuka vävnader (muskler) från små djur som råttor och kaniner begravdes i metallplåtar för testning, måste det vara så att dessa mycket giftiga metaller är i kontakt med både hårda vävnader (ben) och mjuka vävnader (muskler). Vissa orsakar nekros.

a-Släktskapet mellan V79-cellpopulationsbildningsenergi och nickel(Ni)jonkoncentration;

b-Släktskapet mellan V79-cellpopulationsbildningsenergi och vanadin(V)-jonkoncentration

Den andra gruppen indikerar skada. I det implanterade och fästa tillståndet bildas en biologisk reaktion på den fibrösa vävnaden vid kontaktstället som släpps ut ur kroppen. Järn, aluminium, guld, silver etc. beter sig alla på detta sätt. Allmänna metallmaterial som SUS 304L rostfritt stål, SUS 36L rostfritt stål och kobolt-kromlegeringar tillhör alla denna typ. Metallbiten som är inbäddad i den hårda vävnaden smälter inte samman med bencellerna. När extraktionstestet utfördes några veckor senare drogs det ut smidigt utan motstånd.

Den tredje gruppen måste ha den minsta reaktionen med levande organismer. Vid implantation eller fästning är titan (Ti), zirkonium (Zr), niob (Nb), tantal (Ta) och platina (Pt) lämpliga. När dessa metaller implanteras eller fästs på kroppen, är de nära integrerade med celler och vävnader i hårda och mjuka vävnader, vilket visar ett fenomen av somatisering.

På så sätt är titan definitivt mindre skadligt för levande organismer och är en säker metall. När man använder titanlegering, beroende på de legeringselement som används, är korrosionsbeständigheten lägre än för rent titan. När korrosion uppstår kan dess element lösas upp. Det är nödvändigt att välja legeringselement som är korrosionsbeständiga och icke-skadliga. Bland titanlegeringar har Ti-6AI-4V-legeringen länge använts i flygplanstillverkning och havsvattenbeständig teknisk utrustning och har ett stort antal användningsfall. Inom den medicinska industrin har användningen av legeringar av ELI-typ med utmärkt korrosionsbeständighet (lågt halt av järn, syre och väte) introducerats länge. Men i den senaste forskningen och utvecklingen av titanlegeringar för implantat och tillbehör, baserat på rapporter om monomerens skadlighet, har Ti-13Nb-13Zr-legeringen standardiserats genom att ersätta vanadin (V) med ofarligt niob (Nb). (ASTM, ISO). Det finns också en gynnsam legering som aktivt släpper ut aluminium och som är på väg att lanseras.

Som amerikansk ASTM-standard (F-kod) för medicinskt bruk motsvarar den världsstandarden i Europa. ISO-standarden och ASTM-standarden konsoliderades och slogs samman till en europeisk standard. Japan reder ut sina inhemska standarder, tar de standarder som motsvarar ASTM och ISO, och börjar formulera standarder baserade på ISO-standarder.

De titanmaterial som specificeras i ASTM-standarderna som används i implantat och fästen representerade av konstgjorda knäleder, höftleder (inklusive lårbenshuvuden), etc. listas i tabell 1 enligt deras former. Under lång tid har rena titan- och Ti-6AI-4V-legeringar, inklusive pulvermaterial, gjorts till komponenter och delar av olika former.

De delar där titanmaterial används flitigt är konstgjorda lårbensleder, konstgjorda knäleder, benplattor etc. som är lämpliga för ortopedisk kirurgi. Svår smärta orsakad av deformerad ledinflammation Reumatism [translittereras som "Liumaqizim", vilket betyder en kraftig led- och muskelsmärta, och är också en allergisk sjukdom - Översättarens anmärkning], etc., vilket resulterar i Det orsakar svårigheter att gå. Patienter med denna sjukdom kan genomgå konstgjorda höftleder eller konstgjorda knäledsprotesoperationer, och smärtan kan helt elimineras och de kan gå. I Japan utförs 80,000 artificiella höftledsprotesoperationer och 40,000 artificiella knäledsprotesoperationer på ett år (statistik 2005). I framtiden, med ankomsten av ett åldrande samhälle, kan det förväntas hur stor procentuell tillväxttakt som kommer att användas för att möta denna efterfrågan.

Titan är inte lämpligt för alla konstgjorda leddelar. I fogdelar är delar som ofta svänger inte lämpliga eftersom titan är lätt att bära (keramik och koboltlegeringar är lämpliga), och titanlegeringar bör användas för implanterade delar. För att snabbt kunna integrera det med det biologiska benet måste titanlegeringens yta göras ojämn och beläggas med bensensorer som apatit (Apatit) och bioglas. Dessutom används intramedullära spikar av titanlegering och plattor av titanlegering för frakturfixering. Figur 3 visar olika exempel på implantation och fastsättning.

Det finns också en ökande trend inom tandvårdsområdet med användning av implantat och tillbehör. Mängden titan som används är liten och den är gjord av rent titan, titanlegering och formminneslegering TiNi. Dess former inkluderar platttyp, trådtyp, hylstyp och korgtyp som visas i figur 4. Dessa delar och komponenter drivs direkt in i käkbenet för att fixeras på den implanterade tandköttsdelen och är belagda med apatit som representerar bensammansättningen. Generellt sett är titan mycket lämpligt för metallimplantat i tänder. Det finns två metoder: precisionsgjutning och superplastisk formning. Jämfört med den tidigare användningen av kobolt och kromlegeringar är den lättare i vikt och orsakar inte luktförändringar i sura livsmedel. Eftersom användningen av titanmaterial ligger utanför ramen för sjukförsäkringsdiagnostik och behandling, är priset ganska dyrt.

Som ett implantat (nedgrävt) eller tillbehör för internmedicin, när en patient lider av låg puls, kan en pacemaker (Pacemaker--en automatisk ventrikulär kontraktionsenhet) implanteras (begravas) för att stimulera hjärtat. En enhet som säkerställer det normala antalet hjärtslag - Översättarens anmärkning). En elektrodtråd är inbäddad från venen subclavia till hjärtat. Denna elektrod matar in elektroniska signaler till pacemakern, som blir pacemakern. Nyligen har pacemakerprodukten en massa på 20g och en tjocklek på 6mm. Den är så liten att den är ansluten med elektrodtrådar och inbäddad under huden. Batteriet och styrkretsen är packade i en liten behållare (låda), som är en ren titanprodukt som inte är skadlig för levande organismer. Batteriets livslängd måste hållas på minst 6 år, så denna lilla behållare (låda) måste ha långvarig stabilitet och säkerhet. Nu har nästan 5,000 personer i Japan gynnats.

Resultaten av titanbehandling kan också ses i kirurgiska instrument. Speciellt vid långvarig neurokirurgi som varar mer än 10 timmar krävs också att pincett är lätt, och hemostatisk pincett och andra pincett måste vara gjorda av titan. Många tandbehandlingsutrustningar, såsom implantat, kirurgiska instrument för fastsättning och vibratorer för att ta bort tandsten, är gjorda av titan. Förutom implantat (begravningar) och fästen tillverkas även hjälpmedel och rullstolar av titan. När en del av en lem saknas på grund av sjukdom eller olycka måste en protes göras för att återställa funktionen. Eftersom huvuddelen är gjord av metall, måste den vara lätt, hållbar (främst korrosionsbeständighet och motståndskraft mot utmattningsskador), och när det gäller biologisk kompatibilitet (Ni, Cr, etc.), appliceras den. När det gäller rullstolar är huvudmålet att minska vikten på hela rullstolen, så vissa använder titan i nästan alla metalldelar som ramar och hjul.