การใช้งานของเหล็กไทเทเนียมในสาขาของเครื่องปลูกทางการแพทย์คืออะไร

1ความต้องการหลักของวัสดุการปลูกแพทย์: ความเหมาะสมทางชีวภาพ, การสอดคล้องทางกลและความปลอดภัยในระยะยาว
อุปกรณ์ฝังในมนุษย์ต้องตอบสนองความต้องการต่อไปนี้
ไม่เป็นพิษและเกิดภูมิแพ้: วัสดุไม่สามารถปล่อยสารที่เป็นอันตรายหรือผลักดันการตอบสนองของภูมิคุ้มกันได้
ความเหมาะสมทางกล: ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเครื่องฝังต้องอยู่ใกล้เนื้อเยื่อกระดูก เพื่อหลีกเลี่ยง "การป้องกันความเครียด" ที่ทําให้กระดูกอ่อนแอ
ทนต่อการกัดกรองของเหลวร่างกาย: อยู่คงที่ในสภาพแวดล้อมของสารประกอบไฟฟ้าของมนุษย์ (เหลวเลือดและเนื้อเยื่อที่มี pH 7.3-7.4)

2การเข้ากันได้ทางชีวภาพของทิตาเนียม: ฐานทางวิทยาศาสตร์สําหรับ "การอยู่ร่วมกันอย่างสอดคล้องกับร่างกายมนุษย์"
ความสามารถในการบูรณาการพื้นผิวและกระดูก
ทิตาเนียมสร้างฟิล์มออกไซด์ TiO2 ในขนาดนาโนในสภาพแวดล้อมทางกายภาพ และองค์ประกอบทางเคมีของมันคล้ายกับฮิดรอ็กซียาแพทิต (Ca10 ((PO4) 6 ((OH) 2) ของกระดูกมนุษย์ซึ่งอาจทําให้ออสเตโอบลาสต์ติดต่อและแพร่หลายข้อมูลทางคลินิกแสดงให้เห็นว่า
ความแข็งแรงของการผูกพันระหว่างการปลูกทิตานีและเนื้อเยื่อกระดูกสามารถถึง 15-25MPa (เท่ากับ 70% ของความแข็งแรงของผิวหน้ากระดูกธรรมชาติ)
การฝากเนื้อเยื่อกระดูกใหม่บนพื้นผิวไทเทเนียมสามารถสังเกตได้ 6-8 สัปดาห์หลังจากการผ่าตัด (เมื่อเทียบกับมากกว่า 12 สัปดาห์สําหรับเครื่องปลูกสแตนเลส)
ไม่มีความเสี่ยงของการปล่อยไอออนโลหะ
พลังงานไฟฟ้าแบบมาตรฐานของไทเทเนียมคือ -1.63V ซึ่งอยู่ในสภาวะ passivated ในสภาพแวดล้อมของร่างกายมนุษย์ และการปล่อยไอออนคือ < 0.1μg/L (ต่ํากว่า 5μg/L ที่ระบุในมาตรฐาน ISO 10993)อุปกรณ์ฝังในสแตนเลสอาจปล่อยไอออนที่สร้างภูมิแพ้ เช่น Ni2 + และ Cr3 + ส่งผลให้เกิดโรคผิวหนังติดต่อ (อัตราการเกิดของโรคประมาณ 5% - 10%)

3การนําทิตาเนียมท่อไปใช้ในโปรเทสติก: การแก้ไขแบบเต็มมิติ จากการเปลี่ยนข้อไปยังการติดตั้งกระดูกสันหลัง
1.ข้อประสาท: เส้นทางช่วยชีวิตที่แทนที่ "การสวมใส่"
โปรเทสข้อไหล่: ถ้วย Acetabular และต้นไหล่ที่หล่อจากเหล็กไทเทเนียม (เช่น Ti-6Al-4V ELI) มีลักษณะดังต่อไปนี้:
ความทนทานต่อการสกัด: หลังจากที่พื้นผิวถูกฉีดพลาสมาด้วยเคลือบไฮโดร็กซิยาแพติท อัตราการสกัดต่ํากว่า 0.1 มม./ปี (ดีกว่าสับสนธิโคบัลต์-โครมিয়াম-โมลิบเดนัม)
การเจริญเติบโตของกระดูก: การเคลือบไทเทเนียมแบบมีขุมขวาง (ขุมขวาง 60%-70%, ขนาดขุมขวาง 300-500μm) สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์กระดูกเพื่อสร้าง "ล็อคกลไก"
กรณี: ระบบเปลี่ยนสะโพกที่ใช้หุ่นยนต์ Mako ของ Zimmer Biomet ใช้เทียมทิตาเนียมที่มีอัตราการรอดชีวิต 10 ปีมากกว่า 95%
โปรเทสข้อเข่า: ภูเขาสูงของกระดูกเตี้ย และกระดูกเตี้ยที่ทําจากทิตานิਅਮ สามารถสร้างผิวโค้งที่ซับซ้อนได้ โดยการทัดทุนและลดความเสี่ยงของความเครียด.
2ระบบการติดตั้งภายในกระดูกสันหลัง: เปลี่ยนรูปความมั่นคงของกระดูกสันหลัง
กรงไทเทเนียม: ใช้สําหรับการหลอมผสม, โครงสร้าง Mesh ของกรงไทเทเนียมหลอมสามารถจะเต็มไปด้วยกระดูก autologous, และสัดส่วนยืดหยุ่นของมัน (110GPa) ใกล้กระดูก cancellous (1-10GPa),ลดการป้องกันความเครียดของกระดูกสันหลังติดต่อกัน;
สกรูขา: ความแม่นยําของการออกแบบเส้นของสกรูทิตาเนียม casting สามารถถึง ± 0.05 มม. และความเสียหายต่อกระดูกหลังกระดูกระหว่างการปลูกที่ 30% น้อยกว่าของสกรูเหล็กไร้ขัด.
3การซ่อมแซมอาการบาดเจ็บ: "การสนับสนุนที่มองไม่เห็น" สําหรับการปรับความแตก
แผ่นกระดูกและสกรู: ทิตาเนียมหลอมสามารถทําเป็นแผ่น ultra-thin (ความหนา 1.5-2.0 มม) ซึ่งเหมาะสําหรับกระดูกเล็กหักในมือและเท้าการพัฒนาหลังการผ่าตัดด้วยรังสีเอ็กซ์ชัดเจน และไม่ส่งผลต่อการวินิจฉัยด้วยภาพ;
หมากรุกในหลอด: ความแข็งแรงของการบิดของหมากรุกในหลอดจากเหล็ก titanium alloy มากกว่า 20% ของเหล็กไร้ขัดที่เหมาะสําหรับการปรับสลายกระดูกยาว (เช่นสลายกระดูกเอว).

IV. การนําทิตาเนียมท่อไปใช้ในเครื่องปลูกปาก: "การสร้างใหม่การทํางาน" จากฟันเดียวไปยังการฟันเต็ม
1- การปลูกฟันเดียว: "การจําลองทางกล" ที่เทียบเท่าฟันจริง
ร่างฝัง: ฝังทรงกระบอกหรือทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงทรงโครงเช่น:
อัตราการรอดชีวิต 5 ปีของเครื่องฝังสวิตเซอร์แลนด์ สตรัวแมน (Ti-6Al-4V ELI) คือ > 98% และอัตราการประสบความสําเร็จสูงกว่า 5% - 8% ของเครื่องฝังทิตานีมบริสุทธิ์
การเชื่อมต่ออับทัมเม้นท์: ความแม่นยําของการเชื่อมต่อของอับทัมเม้นท์ทิตาเนียมและการปลูกฝังเป็น 50μm ซึ่งสามารถลดการเติบโตของแบคทีเรียที่เกิดจากช่องไมโคร
2การปรับปรุงฟันเต็มและฟากและปาก: การปัดแบบแม่นยําของโครงสร้างที่ซับซ้อน
กล่องจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางจางและลดน้ําหนัก 40% เมื่อเทียบกับการซ่อมแซมแบบแบ่งแยกแบบดั้งเดิม;
การฟื้นฟูหน้าคอ: ทิตาเนียม castings สามารถปรับแต่งเพื่อผลิตซับซ้อนการฟื้นฟูอาการบกพร่องหน้าคอ เช่น กระดูก zygomatic และ mandibles เช่น:โปรเทสฟากซิลโลฟาเซียลจากไททานิਅਮ จากบริษัท BEGO ของเยอรมนีถูกจําลองโดยใช้ข้อมูล CT, และความผิดพลาดที่เหมาะสมน้อยกว่า 0.3 มม.

5- การใช้งานที่นวัตกรรมอื่น ๆ ของทิตานีียมท่อในสาขาแพทย์
อุปกรณ์เสริมหัวใจและหลอดเลือด:
หม้อทองเหลืองไทเทเนียม นิเคิล (หม้อทองเหลืองความทรงจํา) ใช้ในการผลิตสแตนต์หลอดเลือด ซึ่งคืนรูปร่างที่กําหนดไว้ก่อนในอุณหภูมิของร่างกาย และสนับสนุนกว้างภายในของหลอดเลือดความยืดหยุ่นของพวกเขาสูงกว่า 5 เท่าของสแตนเลสสแตนเลส;
อุปกรณ์ฝังหู:
เชือกกระดูกประสาทประดิษฐ์จากเหล็กไทเทเนียมมีน้ําหนักเพียง 0.1-0.3 กรัม และประสิทธิภาพการนําเสียงของพวกมันสูงกว่า 30% ของการนําเข้าพลาสติกมันเหมาะสําหรับผู้ป่วยที่มีการสูญเสียการได้ยิน;
การซ่อมแซมเนื้ออ่อน:
แพทช์เคลือบไทเทเนียมใช้ในการซ่อมแซมแผลแผลในผนังท้องโครงสร้างขั้วของมันสามารถส่งเสริมการเติบโตของเนื้อเยื่อเส้นใยและลดความเสี่ยงของการย้ายพลาสเตอร์ (อัตราการย้ายของพลาสเตอร์พอลิโปรไพเลนแบบดั้งเดิมอยู่ที่ประมาณ 8%-12%).

VI. แนวโน้มในอนาคต: จาก "การแทนที่หน้าที่" ไปสู่ "การบูรณาการทางชีววิทยา"
การปรับปรุงเทคโนโลยีผิว:
พื้นผิวของทิตาเนียมท่อถูกเคลือบด้วยกระจกที่มีสภาพชีวภาพ (เช่น 45S5 Bioglass®) ซึ่งสามารถปล่อยไอออน Ca2+ และ PO43- เพื่อส่งเสริมการเหมืองแร่กระดูกและเร่งการบูรณาการกระดูก
การพิมพ์ 3 มิติและการโยงรวมกัน:
อย่างแรก, ใช้เทคโนโลยี SLM เพื่อพิมพ์ตัวกระเบียงไทเทเนียมที่มีขุมขวาง, แล้วเติมเปลือกไทเทเนียมหนาหนาผ่านการท่อการลงทุนเพื่อบรรลุโครงสร้างประกอบของ "ผิวขุมขวาง + หนาหนาหนา"ขณะที่ตอบสนองความต้องการของการเจริญเติบโตของกระดูกและการสนับสนุนทางกล;

การวิจัยและการพัฒนาเหล็กผสมไทเทเนียมที่สามารถทําลายได้
ทิตาเนียมเหล็กเหล็กเหล็กเหล็ก (เช่น Ti-2Mg-3Zn) สามารถถูกทําลายลงในร่างกายอย่างช้า ๆ โดยปล่อยยอนมะนีเซียมเพื่อส่งเสริมการสร้างกระดูกและเหมาะสําหรับการติดตั้งระยะสั้น (เช่น การติดตั้งการหักที่เด็ก).
สรุป: หม้อทิตาเนียมได้กลายเป็น "วัสดุทองคํา" ในสาขาของเครื่องปลูกทางการแพทย์ ด้วยความเข้ากันทางชีวภาพที่ดีที่สุด, คุณสมบัติกลไกและความสามารถในการพิมพ์ที่แม่นยําจากข้อใหญ่ของออร์โตเปเดีย ไปยังเครื่องปลูกจุลปาก, ข้อดีของมันไม่เพียงแค่ในการเปลี่ยนเนื้อเยื่อที่เสียหาย แต่ยังเป็นการส่งเสริมการพัฒนาของยาปฏิรูปด้วยนวัตกรรมในด้านวิศวกรรมพื้นผิว และการออกแบบสับสนธิ, การใช้งานของทิตาเนียมท่อในการแพทย์และการรักษาความแม่นยําที่บุคคลบุคคลจะดําเนินการเพิ่มเติม, ให้ผู้ป่วยกับการแก้ไขการปลูกที่ยาวนานและสะดวกสบายมากขึ้น