Ortopeedilises hambaravis kasutatavad sulamid, nende omadused. Tüsistused implantaatide paigaldamisel

25.04.2019

Titaanisulamid neil on kõrged tehnoloogilised ja füüsikalis-mehaanilised omadused, samuti toksikoloogiline inertsus. Titaanist VT-100 lehte kasutatakse stantsitud kroonide (paksus 0,14-0,28 mm), stantsitud aluste (0,35-0,4 mm) jaoks. eemaldatavad proteesid, titaankeraamiliste proteeside karkassid, erineva disainiga implantaadid. Titanium VT-6 kasutatakse ka implanteerimiseks.

Valatud kroonide, sildade, kaare (klambri), lahasproteeside, valatud metallaluste loomiseks, titaani valamine VT-5L. Titaani sulami sulamistemperatuur on 1640 °C.

Välismaises erialakirjanduses on seisukoht, mille kohaselt titaan ja selle sulamid on alternatiiv kullale. Õhuga kokkupuutel moodustab titaan õhukese inertse oksiidikihi. Muud eelised hõlmavad madalat soojusjuhtivust ja võimet siduda komposiittsemendi ja portselaniga. Puuduseks on valu saamise raskus (puhas titaan sulab temperatuuril 1668 ° C ja reageerib kergesti traditsiooniliste vormimismasside ja hapnikuga). Seetõttu tuleb see valada ja jootma spetsiaalsetes seadmetes hapnikuvabas keskkonnas. Arendatakse nikli-titaani sulameid, mida saab valada traditsiooniline meetod(Selline sulam eraldab väga vähe nikliioone ja sobib hästi portselaniga). Uued meetodid fikseeritud proteeside (peamiselt kroonide ja sildade) loomiseks, kasutades CAD / CAM-tehnoloogiat (arvutimodelleerimine / arvutifreesimine), kõrvaldavad kohe kõik valuprobleemid. Teatud kordaminekuid on saavutanud ka kodumaised teadlased.

0,3–0,7 mm paksuse õhukese kihiga titaanpõhjaga eemaldatavatel proteesidel on muust materjalist alusega proteeside ees järgmised peamised eelised:

Absoluutne inertsus suuõõne kudede suhtes, mis välistab täielikult allergilise reaktsiooni võimaluse nikli ja kroomi suhtes, mis on osa teistest sulamitest pärit metallialustest; - plastist alustele iseloomulike toksiliste, soojusisoleerivate ja allergiliste mõjude täielik puudumine; - titaani kõrge eritugevuse tõttu väike paksus ja kaal koos aluse piisava jäikusega; - proteesivoodi reljeefi väikseimate detailide reprodutseerimise kõrge täpsus, mis on saavutamatu plastikust ja muudest metallidest valatud aluste jaoks; - patsiendi proteesisõltuvuse oluline leevendus; - hea diktsiooni ja toidu maitse tajumise säilitamine.

Poorset titaani ja kujumälu omavat titaannikeliidi on kasutatud hambaravis implantaatide materjalina. Oli periood, mil hambaravis levis metallproteeside katmine titaannitriidiga, andes terasele ja CCS-ile kuldse tooni ning eraldades meetodi autorite sõnul jooteliini. Seda tehnikat ei ole aga laialdaselt kasutatud järgmistel põhjustel:

1) fikseeritud proteeside titaannitriidkate põhineb vanal tehnoloogial, s.o stantsimisel ja jootmisel;

2) titaannitriidkattega proteeside kasutamisel kasutatakse vana proteeside tehnoloogiat, mistõttu ortopeediliste hambaarstide kvalifikatsioon ei tõuse, vaid jääb 50ndate tasemele;

3) titaannitriidkattega proteesid on ebaesteetilised ja mõeldud teatud osa elanikkonna halva maitse jaoks. Meie ülesanne pole hambumuse defekti rõhutada, vaid seda varjata. Ja sellest vaatenurgast on need proteesid vastuvõetamatud. Kullasulamitel on ka esteetilisi puudusi. Kuid ortopeediliste hambaarstide pühendumus kullasulamitele ei tulene mitte nende värvist, vaid valmistatavusest ja suurest vastupidavusest suuvedelikule;

4) kliinilised vaatlused on näidanud, et titaannitriidkate koorub maha ehk teisisõnu sellel kattel on sama saatus kui teistel bimetallidel;

5) tuleb meeles pidada, et meie patsientide intellektuaalne tase on oluliselt tõusnud ja samal ajal on tõusnud nõuded proteesi välimusele. See läheb vastuollu mõnede jalaarstide katsetega leida kullasulamist surrogaat;

6) ettepaneku - fikseeritud proteeside katmine titaannitriidiga - ilmumise põhjusteks on ühelt poolt ortopeedilise hambaravi materiaal-tehnilise baasi mahajäämus, teiselt poolt ebapiisav professionaalse kultuuri tase. mõned hambaarstid.

Sellele saame lisada fikseeritud proteeside titaannitriidkattele suure hulga patsiendi keha toksiliste-allergiliste reaktsioonide teket.

Implantatsioonil on palju eeliseid teist tüüpi proteeside ees. Esiteks on see tervete hammaste lihvimise vajaduse puudumine fikseerimise tagamiseks. Lisaks on implantaatide paigaldamine alternatiiviks eemaldatavale proteesile tugihammaste puudumisel või hambumuse täielikul kadumisel. Implanteeritud hambad põhjustavad patsiendile vähem ebamugavusi kui eemaldatavad hambaproteesid. Mõned patsiendid ei saa valehambaid üldse kanda liiga tundliku suu limaskesta, akrüülpolümeeride hülgamise või hüpertrofeerunud okserefleksi tõttu.

Oluline punkt on see, et implantatsioon on ainus meetod, mis tagab proteeside peaaegu täieliku sarnasuse looduslike hammastega, mis on eriti oluline esihammaste proteesimisel.

Titaanist hambaimplantaat (välimus)

Sellegipoolest on implanteerimine kõigi eelistega tõsine kirurgiline operatsioon ja seetõttu kaasnevad sellega teatud riskid. Selle protseduuri käigus viiakse patsiendi kudedesse võõrkeha, mille saab tagasi lükata. Sest väga oluline aspekt implantatsioon on õige valik materjal, millest valmistatakse proteesid.

Töötamise ajal mõjub implantaat pidevalt koormustele. Seetõttu on materjalilt, millest protees valmistatakse, head mehaanilised omadused. Samal ajal peab materjal olema piisavalt ühilduv luu ja pehmete kudedega. Titaan vastab neile nõuetele suurimal määral. IN Hiljuti hakati kasutama ja, kuid nende hind on palju kõrgem kui titaanil. Seetõttu kasutatakse neid peamiselt kas patsiendi metallitalumatuse korral või koos.

Titaanist hambaimplantaatide eelised

Esimesed materjalid, mida hambaimplantaatide valmistamiseks kasutati, olid roostevaba teras, samuti kroomi, vanaadiumi, koobaltit ja alumiiniumi sisaldavad sulamid. Praegu on nendest materjalidest valmistatud implantaadid suures osas asendatud titaanist hambaimplantaatidega.

Vanaadium ja alumiinium, mis on osa varem implantaatide valmistamisel laialdaselt kasutatud materjalidest, ühilduvad kudedega halvasti. Kuna selliste materjalide kasutamine oli väga tõenäoline. Just sel põhjusel keeldusid paljud patsiendid implanteerimisest tuttavamate proteesimismeetodite kasuks.

Praegu kasutatakse roostevaba terast, kroomi ja koobaltit peamiselt eelarveprojektides. Kuid selliste proteeside suhteliselt madala hinna juures peaks patsient enne selliste implantaatide paigaldamisega nõustumist kolm korda järele mõtlema. Odav materjal on implantatsiooni negatiivsete tagajärgede üks olulisi põhjusi.

Titaanist hambaimplantaadid sai arvukalt positiivsed arvustused patsientidelt selle eeliste tõttu. Titaan erineb teistest implantaatide valmistamiseks kasutatavatest materjalidest järgmiste eeliste poolest:

Kõrge elastsus, tugevus, sitkus ja löögikindlus.
Oksiidkile olemasolu metalli pinnal, mis kaitseb metalli keskkonna hävitava toime eest.
Vanaadiumi puudumine sulamites.
Vaba titaani ja selle oksiidi mittetoksilisus organismile.
Titaanimplantaatide hea ellujäämine kudedesse, väike tagasilükkamise tõenäosus selle metalli bioloogilise inertsuse tõttu.
Väga madal võime põhjustada allergilist reaktsiooni.
Maitsetunde puudumine.
Kiire sulandumine luukoega.
Madal erikaal, mille tõttu patsient ei tunne pärast titaanimplantaatide paigaldamist lõualuu raskust.

Titaanist hambaimplantaadid: paigaldamise näidustused ja vastunäidustused

Tihti pole mitme hambapuudusega inimene oma proteesimisega kiiret, eriti kui hammaste puudumine ei ole väljastpoolt väga märgatav. Selline seisukoht võib aga kaasa tuua negatiivseid tagajärgi. Hammaste koormuse loomulik jaotumine on häiritud, mis viib nende lõtvumiseni ja selle tulemusena parodondi haiguse tekkeni.

Lõualuude koormuse vähendamine põhjustab nende düstroofiat. Seega, kui patsient lõpuks otsustab hambaimplantatsiooni kasuks, muudab selle protseduuri keeruliseks vajadus täiendava kirurgilise operatsiooni järele luu ülesehitamiseks. Vastasel juhul ei piisa luukoe mahust implantaadi turvaliseks kinnitamiseks.

Titaanimplantaatide paigaldamisel on teiste proteesimismeetodite ees märkimisväärsed eelised. Samas on implantatsioon keeruline kirurgiline operatsioon, mis võib põhjustada erinevaid tüsistusi. Seetõttu titaani ainult siis, kui on mitmeid näidustusi. Hambaimplantaadid määratakse järgmistel juhtudel:

mitme külgneva hamba puudumisel;
kui statsionaarseid proteese ei ole võimalik paigaldada tugihammaste puudumise tõttu;
kui patsient on allergiline polümeermaterjalide suhtes, millest on valmistatud valehambad;
oksendamise refleksi pideva esinemisega eemaldatava proteesi paigaldamisel;
kui patsient keeldub eemaldatavate proteeside kandmisest.

Titaan on purihammaste proteeside jaoks parim materjal – hammaste närimine. Need hambad on oma loomuliku funktsiooni tõttu kõige suurema stressi all. Seetõttu esitatakse närimishammaste proteesimisel implantaatide materjalile kõrged tugevusnõuded. Titaan vastab neile nõuetele suurimal määral.

Millal mitte panna titaanist hambaimplantaate

Mõnel juhul võib titaanimplantaatide paigaldamine põhjustada soovimatuid tagajärgi. Implantatsioonil on järgmised vastunäidustused:

Hemofiilia ja muud verehaigused.
Kardiovaskulaarsüsteemi haigused, nagu hüpertensioon ja isheemiline haigus.
Kesknärvisüsteemi funktsioonide rikkumised.
Suhkurtõbi - sel juhul on patsiendil tõsiseid probleeme luu regenereerimisega.
Organite düsfunktsioon sisemine sekretsioon nagu kilpnääre.
Pahaloomuliste kasvajate esinemine.
Immuunsüsteemi patoloogiad.
Sidekoe patoloogiad nagu reuma ja muud sarnased haigused.
Tuberkuloos.
Periodontaalse haiguse raske vorm.

Pulpiidi, hambajuurte põletikuliste protsesside, stomatiidi ja igemepõletiku korral on implantatsioon lubatud, kuid ainult siis, kui olemasolev haigus on ravitud.

Mõned patsiendid ei talu metalli sattumist kudedesse. Seetõttu põhjustab titaanimplantaatide paigaldamine paratamatult keha negatiivset reaktsiooni. Sel juhul on hambaproteesimiseks vaja materjale, mis ei sisalda vabu metalle.

Esihammaste proteesimine eeldab proteeside suurimat sarnasust looduslike hammastega. Titaanist hambaimplantaadid ei suuda seda pakkuda. Kunstkrooni materjal on vähese läbipaistvusega ning hambaproteesi metallist alus on läbi krooni nähtav. Seetõttu sobib tsirkooniumdioksiid rohkem implantaatide eesmiste hammaste proteesimiseks.

Kuna implantatsiooni vastunäidustuste loetelu on üsna suur, on implantatsiooni ettevalmistamisel oluline punkt vastunäidustuste välistamine. Sest patsient peab läbima täielik läbivaatus keha seisund ja olemasolevate patoloogiate kõrvaldamine.

Alla 16-aastastel patsientidel on implanteerimine keelatud. Just selles vanuses peetakse luude kasvu täielikuks. Implantaatide paigaldamine siis, kui luud alles kasvavad, on üsna riskantne. Isegi kui patsient on juba kuusteist aastat vana, peab arst hoolikalt uurima tema seisundit ja tegema tulemuste põhjal asjakohase järelduse.

Mis on titaanist hambaimplantaadid?

Titaanimplantaadid võivad olla erineva kujundusega. Kõige levinumad on titaanimplantaadid, mis on hambajuureproteesid. Nende hulgas on nii tahkeid kui ka kokkupandavaid konstruktsioone. Esimesel juhul ei saa implantaati üksikuteks komponentideks lahti võtta. Teisel juhul on implantaat ise, adapter või abutment ja muud konstruktsioonielemendid eraldi osad.

Kõige sagedamini kasutatavad titaanimplantaadid on silindrilise tihvti kujul. Selliseid implantaate on kõige lihtsam valmistada, kuna neil on suhteliselt madal hind. Need on nii keermestatud kui ka keermeta – sel juhul on neil poorne pind, mis tagab nende fikseerimise luukoe pooridesse kasvades.

Vähendatud lõualuu tugevusega kasutatakse titaanist juureimplantaate koonilise kruvi kujul.

Lisaks titaanjuureimplantaatidele kasutatakse ka teisi konstruktsioone, kui tehisjuure paigaldamine on ühel või teisel põhjusel võimatu. Need on

titaanist plaatimplantaadid, kasutatakse liiga õhukese lõualuu korral;
kombineeritud kujundused, mis ühendavad lamell- ja juurimplantaatide elemente;
subperiosteaalsed implantaadid, mis on igeme alla implanteeritud ažuursed raamid, mida kasutatakse raske luudegeneratsiooni korral;
transosseous implantaadid, mis on horisontaalsete kruvidega lõualuu külge kinnitatud plaadid - selliste konstruktsioonide paigaldamine on keeruline ja traumaatiline operatsioon, seetõttu kasutatakse neid üsna harva;
basaalimplantaadid, mis sisestatakse lõualuu luukoe sügavatesse kihtidesse.

Implantaate saab implanteerida mitte ainult luukoesse. On implantaate, mis asetatakse hambajuure tugevdamiseks või pikkuse suurendamiseks. Igeme kohal asuva ja säilinud juurega hambaosa hävimise korral on sellised implantaadid kunstliku krooni ehitamise aluseks. Samuti kasutatakse implantaate pehmed koed igemed. Need on mõeldud eemaldatavate proteeside kinnitamiseks.

Kas titaanimplantaatidega on võimalik teha MRI-d

Magnetresonantstomograafia on laialdaselt kasutatav meetod keha seisundi diagnoosimiseks. Selle meetodi olemus seisneb suure intensiivsusega magnetvälja koostoimes inimkeha kudedes sisalduvate vesinikuaatomitega.

Magnetväli on võimeline metallidega suhtlema. Seetõttu võib implanteeritud hammastega inimestel tekkida täiesti loogiline küsimus MRT lubatavuse kohta implantaatide olemasolul.

MRI kasutamise võimalus oleneb metallist, millest implantaadid on valmistatud. Magnetväli interakteerub kõige märgatavamalt metallidega, mis on ferromagnetid. Kõige kuulsam neist metallidest on raud. Kuid lisaks rauale on niklil ja koobaltil ka ferromagnetite omadused.

Kui hambaimplantaadid on valmistatud ferromagneteid sisaldavatest sulamitest, siis rakendatava magnetvälja toimel need soovimatult kuumenevad. Seetõttu on parem mitte teha MRI-d roostevabast terasest ja muudest ferromagnetitest valmistatud implantaatide juuresolekul üldse ja kui seda tehakse, siis väga ettevaatlikult.

Implantaadi soojendamine pole MRT puhul ainus probleem. Ferromagneti olemasolu kudedes võib põhjustada saadud pildi moonutamist ja sellest tulenevalt ekslikke järeldusi organismi seisundi kohta.

Titaani kui implantaadimaterjali puhul on tomograafia siiski üsna vastuvõetav. Titaan ei ole ferromagnetiline. See viitab paramagnetitele - ainetele, mis interakteeruvad nõrgalt rakendatavaga magnetväli. Seetõttu ei soojendata titaanimplantaate MRI ajal.

Diagnostilise pildi täpsuse seisukohalt on ka MRI titaanimplantaatide juuresolekul üsna vastuvõetav. Titaan ei põhjusta signaali moonutusi ja uuringu tulemused on üsna õiged.

Titaan ja tantaal – "kompromissi" metallid meditsiini jaoks
Erinevate metalltoodete kasutamine meditsiinis on praktiseeritud iidsetest aegadest. Metallide ja nende sulamite selliste kasulike omaduste kombinatsioonil nagu tugevus, vastupidavus, painduvus, plastsus, elastsus ei ole alternatiive, eriti ortopeediliste konstruktsioonide, meditsiiniinstrumentide ja luumurdude kiireks paranemiseks mõeldud seadmete valmistamisel. Viimastel aastakümnetel on tänu “kujumälu” efekti avastamisele ja muude uuenduste kasutuselevõtule hakatud metalle laialdaselt kasutama ka veresoonte- ja neurokirurgias õmblusmaterjalide, veenide ja arterite laiendamiseks mõeldud võrkstentide, suurte endoproteeside valmistamisel. , oftalmoloogilises ja hambaimplantoloogias.

Kuid mitte kõik metallid ei sobi kasutamiseks meditsiinivaldkonnas ning peamised hävitavad põhjused on siin vastuvõtlikkus korrosioonile ja reaktsioon eluskudedega – tegurid, millel on laastavad tagajärjed nii metallile kui ka kehale endale.

Loomulikult on konkurentsist väljas kuld ja plaatina rühma metallid (plaatina, iriidium, osmium, pallaadium, roodium jne). Sellegipoolest puudub väärismetallide massiliseks kasutamiseks võimalus nende ülemäära kõrge hinna tõttu ning kasulike omaduste kombinatsioon, mis on teatud konkreetsetes kliinilistes olukordades nõutav, ei ole väärismetallidele kaugeltki alati omane.

Märkimisväärne koht selles piirkonnas on tänapäevani hõivatud roostevabast terasest, mis on nõutavate omaduste saamiseks legeeritud teatud lisanditega. Kuid sellised metallmaterjalid, mis on väärismetallidest sadu kordi odavamad, ei pea tõhusalt vastu korrosioonile ja muudele agressiivsetele mõjudele, mis piirab oluliselt nende kasutamist mitmete meditsiiniliste vajaduste jaoks. Lisaks takistab kehasse siirdatud roostevabast terasest toodete siirdamist nende konflikt eluskudedega, mis põhjustab kõrge riskiga tagasilükkamine ja muud tüsistused.

Omamoodi kompromiss nende kahe pooluse vahel on metallid, nagu titaan ja tantaal: tugevad, tempermalmist, peaaegu ei allu korrosioonile, millel on kõrge sulamistemperatuur ja mis kõige tähtsam - täiesti bioloogiliselt neutraalsed, mistõttu keha tajub neid kui oma kude ja praktiliselt ei põhjusta äratõukereaktsiooni. Mis puutub kuludesse, siis titaani puhul pole see kõrge, kuigi ületab oluliselt roostevaba terase oma. Tantaal, mis on üsna haruldane metall, on üle kümne korra kallim kui titaan, kuid siiski palju odavam kui väärismetallid. Enamiku peamiste tööomaduste sarnasuse tõttu on see mõnes neist siiski titaanist madalam, ehkki mõnes ületab see seda, mis tegelikult määrab rakenduse asjakohasuse.

Just nendel põhjustel kasutatakse paljudes meditsiinitööstuses laialdaselt titaani ja tantaali, mida sageli nimetatakse "meditsiinilisteks metallideks", nagu ka mitmeid nende sulameid. Erinevate omaduste poolest ja seega üksteist täiendades avavad need kaasaegsele meditsiinile tõeliselt tohutud väljavaated.

Allpool käsitletakse üksikasjalikumalt titaani ja tantaali ainulaadseid omadusi, nende meditsiinis kasutamise peamisi valdkondi, rakendusi. erinevaid vorme nende metallide tootmine instrumentide, ortopeediliste ja kirurgiliste seadmete tootmiseks.

Titaan ja tantaal - määratlus, tegelikud omadused

Titaan meditsiiniks

Titaan (Ti) – hõbedase tooniga kergmetall, mis näeb välja nagu teras – on perioodilise tabeli üks keemilisi elemente, mis on paigutatud neljanda perioodi neljandasse rühma, aatomnumber 22 (joonis 1).

Joonis 1. Titaanikang.

Selle aatommass on 47,88 ja eritihedus 4,52 g/cm 3 . Sulamistemperatuur - 1669 ° C, keemistemperatuur -3263 ° C. Kõrge stabiilsusega tööstuslikes klassides on see neljavalentne. Seda iseloomustab hea plastilisus ja vormitavus.

Kuna titaan on nii kerge kui ka suure mehaanilise tugevusega, kaks korda suurem kui Fe ja kuus korda suurem Al-st, on titaanil ka madal soojuspaisumistegur, mis võimaldab seda kasutada laias temperatuurivahemikus.

Titaani iseloomustab madal soojusjuhtivus, neli korda madalam kui raual ja rohkem kui suurusjärgu võrra madalam kui alumiiniumil. Soojuspaisumise koefitsient 20°C juures on suhteliselt väike, kuid suureneb edasise kuumutamisega.

Seda materjali eristab ka väga kõrge elektritakistus, mis olenevalt võõrelementide olemasolust võib varieeruda vahemikus 42·11 -8 ... 80·11 -6 Ohm·cm.

Titaan on madala elektrijuhtivusega paramagnetiline metall. Ja kuigi paramagnetiliste metallide puhul magnetiline tundlikkus kuumutamisel reeglina väheneb, võib titaani selles osas liigitada erandiks, kuna selle magnetiline tundlikkus, vastupidi, suureneb temperatuuri tõustes.

Ülaltoodud omaduste summa tõttu on titaan toorainena absoluutselt asendamatu erinevaid valdkondi praktiline meditsiin ja meditsiiniaparatuur. Siiski on titaani kõige väärtuslikum kvaliteet sel eesmärgil selle kõrgeim vastupidavus söövitavale mõjule ja selle tulemusena hüpoallergeensus.

Titaan võlgneb oma korrosioonikindluse asjaolule, et temperatuuril kuni 530–560 ° C on metallpind kaetud tugevaima loodusliku TiO 2 oksiidi kaitsekilega, mis on agressiivse keemilise ja bioloogilise keskkonna suhtes täiesti neutraalne. Korrosioonikindluse poolest on titaan võrreldav plaatina ja plaatina metallidega ja isegi parem neist. Eelkõige on see äärmiselt vastupidav happe-aluse keskkonnale, ei lahustu isegi sellises agressiivses "kokteilis" nagu aqua regia. Piisab, kui öelda, et titaani korrosioonikahjustuse intensiivsus merevees, mille keemiline koostis on paljuski sarnane inimese lümfile, ei ületa 0,00003 mm aastas ehk aastatuhande jooksul 0,03 mm!

Tänu titaanstruktuuride bioloogilisele inertsusele inimkeha suhtes ei tõugata need implanteerimisel välja ega kutsu esile allergilisi reaktsioone, kaetakse kiiresti luu-lihaskonna kudedega, mille struktuur jääb muutumatuks kogu järgneva eluea jooksul.

Titaani oluline eelis on selle taskukohasus, mis võimaldab seda kasutada massiliselt.

Titaani klassid ja titaanisulamid
Meditsiinis enim nõutud titaani klassid on tehniliselt puhtad VT1-0, VT1-00, VT1-00sv. Need ei sisalda peaaegu üldse lisandeid, mille kogus on nii tühine, et kõigub nullvea piirides. Seega sisaldab klass VT1-0 umbes 99,35–99,75% puhast metalli ning klassid VT1-00 ja VT1-00sv vastavalt 99,62–99,92% ja 99,41–99,93%.

Praegu kasutatakse meditsiinis lai valik titaanisulamid, mis erinevad oma keemilise koostise ja mehaaniliste parameetrite poolest. Kõige sagedamini kasutatakse neis legeerivate lisanditena Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn. Kõige tõhusamate stabilisaatorite hulka kuuluvad Zr, Au ja plaatinarühma metallid. Kuni 12% Zr lisamisega titaani suureneb selle korrosioonikindlus suurusjärkude võrra. Suurima efekti saab saavutada, kui lisada titaanile väike kogus Pt ja Pd, Rh ja Ru platinoide. Ainult 0,25% nendest elementidest Tisse lisamine võimaldab vähendada selle interaktsiooni aktiivsust keeva kontsentreeritud H 2 SO 4 ja HCl-ga kümnete suurusjärkude võrra.

Ti-6Al-4V sulamit on laialdaselt kasutatud implantoloogias, ortopeedias ja kirurgias, ületades tööparameetrite poolest oluliselt oma koobaltil ja roostevabal terasel põhinevaid “konkurente”. Eelkõige on titaanisulamite elastsusmoodul kaks korda madalam. Meditsiinilistel rakendustel (osteosünteesi implantaadid, liigeste endoproteesid jne) on see suur eelis, kuna tagab implantaadi suurema mehaanilise ühilduvuse keha tihedate luustruktuuridega, mille elastsusmoodul on 5–20 GPa. Veelgi madalamad näitajad selles osas (kuni 40 GPa ja alla selle) on iseloomulikud titaan-nioobiumisulamitele, mille väljatöötamine ja juurutamine on eriti aktuaalne. Kuid edusammud ei seisa paigal ja tänapäeval asendatakse traditsiooniline Ti-6Al-4V uute meditsiiniliste sulamitega Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr ja Ti-12Mo-6Zr, mis ei sisalda alumiiniumi ja vanaadiumi - elemendid, mis on küll ebaolulised, kuid siiski mürgised eluskudedele.

Viimasel ajal on meditsiiniliste vajaduste jaoks üha enam nõudlust saanud biomehaaniliselt ühilduvad implantaadid, mille valmistamise materjaliks on titaannikliid TiNi. Selle sulami populaarsuse kasvu põhjuseks on sellele omane nn. kujumäluefekt (SME). Selle olemus seisneb selles, et kontrollproov, mis on madalatel temperatuuridel deformeerunud, suudab pidevalt säilitada äsja omandatud kuju ja sellele järgneval kuumutamisel taastada esialgse konfiguratsiooni, näidates samal ajal ülielastsust. Nikkel-titaanstruktuurid on asendamatud eelkõige lülisambavigastuste ja lihasluukonna düstroofia ravis.

Tantaal meditsiiniks

Definitsioon ja kasulikud omadused
Tantaal (Ta, lat. Tantalum) on hõbedaselt sinaka "plii" tooniga raske tulekindel metall, mis on tingitud seda katvast Ta 2 O 5 pentoksiidi kilest. See on üks perioodilise tabeli keemilistest elementidest, mis on paigutatud kuuenda perioodi viienda rühma sekundaarsesse alamrühma, aatomnumber 73 (joonis 2).

Joonis 2. Tantaalikristallid.

Tantaali aatommass on 180,94 ja kõrge eritihedus 20 °C juures on 16,65 g/cm 3 (võrdluseks: Fe eritihedus on 7,87 g/cm 3, Pv on 11,34 g/cm 3). Sulamistemperatuur on 3017 °C (ainult W ja Re on tulekindlamad). 1669°C, keemistemperatuur - 5458°C. Tantaali iseloomustab paramagnetismi omadus: selle spetsiifiline magnetiline vastuvõtlikkus toatemperatuuril on 0,849·10 -6 .

See konstruktsioonimaterjal, mis ühendab endas kõrge kõvaduse ja elastsuse puhtal kujul sobib hästi mehaaniliseks töötlemiseks mis tahes viisil (stantsimine, valtsimine, sepistamine, avamine, keeramine, lõikamine jne). Kell madalad temperatuurid seda töödeldakse ilma tugeva töökõvenemiseta, deformatsioonimõjude (survepunkt 98,8%) ja eelneva põletamiseta. Tantaal ei kaota plastilisust isegi siis, kui see külmutada kuni -198 °C.

Tantaali elastsusmooduli väärtus on 25 °C juures 190 Gn/m 2 või 190 102 kgf/mm 2, tänu millele on see kergesti töödeldav traadiks. Samuti valmistatakse kõige õhemat tantaallehte (paksusega umbes 0,039 mm) ja muid struktuurseid pooltooteid.

Omamoodi Ta "kaksik" on Nb, mida iseloomustavad paljud sarnased omadused.

Tantaali eristab erakordne vastupidavus agressiivsele keskkonnale. See on üks selle väärtuslikumaid omadusi kasutamiseks paljudes tööstusharudes, sealhulgas meditsiinis. See on vastupidav agressiivsetele anorgaanilistele hapetele nagu HNO 3, H 2 SO 4, HCl, H 3 PO 4, aga ka mis tahes kontsentratsiooniga orgaanilistele hapetele. Selles parameetris ületavad seda ainult väärismetallid ja isegi mitte kõigil juhtudel. Niisiis, Ta, erinevalt Au-st, Pt-st ja paljudest teistest väärismetallidest, "ignoreerib" isegi aqua regia HNO 3 + 3HCl. Leeliste suhtes täheldatakse tantaali mõnevõrra madalamat stabiilsust.

Ta kõrge korrosioonikindlus avaldub ka seoses õhuhapnikuga. Oksüdatsiooniprotsess algab alles 285 °C juures: metallile tekib tantaalpentoksiidi Ta 2 O 5 pinnakaitsekile. Just selle kile, kõigist Ta-oksiididest ainsa stabiilse kile olemasolu muudab metalli immuunseks agressiivsete reaktiivide suhtes. Siit ka - selline meditsiini jaoks eriti väärtuslik tantaali omadus kui kõrge biosobivus inimkehaga, mis tajub sellesse siirdatud tantaali struktuure omaenda koena, ilma tagasilükkamiseta. Ta meditsiiniline kasutamine sellistes valdkondades nagu rekonstruktiivne kirurgia, ortopeedia ja implantoloogia põhineb sellel kõige väärtuslikumal kvaliteedil.

Tantaal on üks haruldasi metalle: selle varud maakoores on ligikaudu 0,0002%. See põhjustab selle konstruktsioonimaterjali kõrget hinda. Sellepärast on tantaali kasutamine mitteväärismetallile kantud korrosioonivastaste kaitsekatete õhukeste kilede kujul, mis muide on kolm kuni neli korda suurem kui puhas lõõmutatud tantaal, nii laialt levinud.

Veelgi sagedamini kasutatakse tantaali sulamite kujul odavamate metallide legeeriva lisandina, et anda saadud ühenditele vajalike füüsikaliste, mehaaniliste ja keemiliste omaduste kompleks. Teras, titaan ja muud tantaalilisandiga metallisulamid on keemia- ja meditsiiniseadmetes väga nõudlikud. Nendest tegeletakse eelkõige poolide, destilleerijate, aeraatorite, röntgeniseadmete, juhtimisseadmete jms valmistamisega. Meditsiinis kasutatakse tantaali ja selle ühendeid ka operatsioonisaalide seadmete valmistamiseks.

Tähelepanuväärne on, et paljudes valdkondades suudab tantaal, mis on odavam, kuid millel on palju piisavaid tööomadusi, edukalt asendada plaatina-iriidiumi rühma väärismetalle.

Tantaali klassid ja sulamid
Statistilise vea piires oleva lisandisisaldusega legeerimata titaani peamised klassid on järgmised:

HDTV: Ta - 99,9%, (Nb) - 0,2%. Muud lisandid, nagu (Ti), (Al), (Co), (Ni) sisalduvad tuhandikutes ja kümnendikutes protsentides.
HDTV 1: märgitud klassi keemiline koostis on 99,9% Ta. Tööstuslikus tantaalis alati esinev nioobium (Nb) vastab vaid 0,03%-le.
PM: Ta - 99,8%. Lisandid (mitte rohkem kui%): Nb - 0,1%, Fe - 0,005%, Ti, H - igaüks 0,001%, Si - 0,003%, W + Mo, O - igaüks 0,015%, Co - 0,0001%, Ca - 0,002% , Na, Mg, Mn - igaüks 0,0003%, Ni, Zr, Sn - igaüks 0,0005%, Al - 0,0008%, Cu, Cr - igaüks 0,0006%, C, N - igaüks 0,01%.
T: Ta - 99,37%, Nb - 0,5%, W - 0,05%, Mo - 0,03%, (Fe) - 0,03%; (Ti) - 0,01%, (Si) - 0,005%.

Ta kõrge kõvadus võimaldab valmistada selle baasil struktuurseid kõvasulameid, näiteks Ta koos W-ga (TV). TiC sulami asendamine TaC tantaali analoogiga optimeerib oluliselt konstruktsioonimaterjali mehaanilisi omadusi ja avardab selle kasutusvõimalusi.

Ta-rakenduse asjakohasus meditsiinilistel eesmärkidel
Ligikaudu 5% maailmas toodetavast tantaalist kulutatakse meditsiiniliste vajaduste rahuldamiseks. Sellest hoolimata ei saa selle kasutamise olulisust selles tööstuses ülehinnata.

Nagu juba märgitud, on tantaal üks parimaid metallilisi bioinertseid materjale, kuna selle pinnal on kõige õhem, kuid väga tugev ja keemiliselt vastupidav Ta 2 O 5 pentoksiidkile. Tänu kõrgele adhesioonile, mis hõlbustab ja kiirendab implantaadi sulandumist eluskoega, on tantaalimplantaatide tagasilükkamise protsent ja põletikuliste reaktsioonide puudumine.

Tantaali pooltoodetest, nagu lehed, vardad, traadid ja muud tootmisviisid, valmistatakse plastik-, kardio-, neuro- ja osteokirurgia konstruktsioone õmbluste, luufragmentide liitmise, stentimise ja lõikamise jaoks. laevadest (joon. 3).

Joonis 3. Tantaali kinnitusstruktuur õlaliigeses.

aastal praktiseeritakse õhukeste tantaalplaat- ja võrkstruktuuride kasutamist näo-lõualuu kirurgia ja traumaatilise ajukahjustuse raviks. Tantaallõnga kiud asendavad lihas- ja kõõluskude. Tantaali kasutamine Kirurgid kasutavad tantaalikiudu kõhuõõneoperatsioonidel, eelkõige kõhuõõne seinte tugevdamiseks. Tantaalvõrgud on oftalmoloogilise proteesimise valdkonnas asendamatud. Kõige peenemaid tantaalniite kasutatakse isegi närvitüvede taastamiseks.

Ja loomulikult kasutatakse Ta-d ja selle ühendeid koos Ti-ga laialdaselt ortopeedias ja implantoloogias liigeste endoproteeside ja hambaproteeside valmistamisel.

Alates uue aastatuhande algusest on muutunud üha populaarsemaks uuenduslik meditsiinivaldkond, mis põhineb staatiliste elektriväljade kasutamise põhimõttel, et aktiveerida inimkehas soovitud bioprotsesse. Ta 2 O 5 tantaalpentoksiidkatte kõrgete elektreetsete omaduste olemasolu on teaduslikult tõestatud. Madu titaanoksiidi elektreetkiled on laialt levinud veresoontekirurgia, endoproteesimise ning meditsiiniliste instrumentide ja seadmete loomisel.

Titaani ja tantaali praktiline rakendamine konkreetsetes meditsiiniharudes

Traumatoloogia: luumurdude liitmise struktuurid

Praegu kasutatakse sellist tehnikat üha enam luumurdude kiireks liitmiseks. uuenduslik tehnoloogia nagu metallide osteosüntees. Luufragmentide stabiilse asendi tagamiseks kasutatakse kehasse siiratuna erinevaid nii väliseid kui ka sisemisi kinnitusstruktuure. Varem kasutatud terastooted näitavad aga madalat efektiivsust, kuna need on vastuvõtlikud korrosioonile keha agressiivse keskkonna ja galvaniseerimise nähtuse mõjul. Selle tulemusena toimub nii fiksaatorite endi kiire hävimine kui ka äratõukereaktsioon, põhjustades põletikulised protsessid tugeva valu taustal, mis on tingitud Fe-ioonide aktiivsest koostoimest lihas-skeleti kudede füsioloogilise keskkonnaga keha elektriväljas.

Titaanist ja tantaalist fiksaatorite-implantaatide valmistamine, millel on biosobivus eluskudedega, võimaldab vältida soovimatuid tagajärgi (joonis 4).

Joonis 4. Titaanist ja tantaalist konstruktsioonid osteosünteesi jaoks.

Sarnaseid lihtsate ja keerukate konfiguratsioonide konstruktsioone saab kasutada pikaajaliseks või isegi püsivaks inimkehasse viimiseks. See on eriti oluline vanemate patsientide puhul, kuna see välistab vajaduse fiksaatori eemaldamiseks operatsiooni järele.

Endoproteesimine

Implanteeritud kunstlikud mehhanismid kirurgiliselt luukoesse, nimetatakse endoproteesideks. Enim kasutatud liigeste artroplastika - puusa-, õla-, küünarnuki-, põlve-, pahkluu- jne. Artroplastika protsess on alati keerukas operatsioon, mille käigus eemaldatakse liigese osa, mis ei allu loomulikule taastamisele ja asendatakse seejärel endoproteesiimplantaadiga.

Endoproteeside metallosadele esitatakse mitmeid tõsiseid nõudeid. Neil peavad samaaegselt olema omadused: jäikus, tugevus, elastsus, võime luua vajalik pinnastruktuur, vastupidavus keha söövitavale mõjule, välistades äratõukereaktsiooni ja muud kasulikud omadused.

Endoproteeside valmistamiseks võib kasutada erinevaid bioinertseid metalle. Nende hulgas on juhtival kohal titaan, tantaal ja nende sulamid. Need vastupidavad, tugevad ja kergesti töödeldavad materjalid tagavad tõhusa luuintegratsiooni (tajutavad luukoe keha loomulike kudedena ega põhjusta tema poolt negatiivseid reaktsioone) ja kiiret luude sulandumist, tagades proteesi stabiilsuse pikkadeks aastakümneteks. Joonisel fig. 5 näitab titaani kasutamist puusaliigese artroplastikas.

Joonis 5. Titaanist endoprotees puusaliiges.

Artroplastikas kasutatakse alternatiivina täismetallstruktuuride kasutamisele laialdaselt meetodit Ti ja Ta oksiididel põhinevate kaitsvate bioühilduvate katete plasmapihustamiseks proteesi mittemetalliliste komponentide pinnale.

Puhas titaan ja selle sulamid. Endoproteesimise valdkonnas kasutatakse laialdaselt nii puhast Ti (nt CP-Ti Ti sisaldusega 98,2-99,7%) kui ka selle sulameid. Kõige tavalisemat neist Ti-6AI-4V kõrge tugevusega iseloomustab korrosioonikindlus ja bioloogiline inertsus. Ti-6A1-4V sulamit eristab eriti kõrge mehaaniline tugevus, mille väände-aksiaalsed omadused on väga sarnased luu omadele.

Praeguseks on välja töötatud mitmeid kaasaegseid titaanisulameid. Seega ei sisalda Ti-5AI-2.5Fe ja Ti-6AI-17 nioobiumisulamite keemiline koostis toksilist V-d, lisaks eristab neid elastsusmooduli madal väärtus. Ja Ti-Ta30 sulamit iseloomustab metallkeraamika omaga võrreldav soojuspaisumismoodul, mis määrab selle stabiilsuse pikaajalisel koostoimel implantaadi metallkeraamiliste komponentidega.

Tantaali-tsirkooniumi sulamid. Ta+Zr sulamid ühendavad endas selliseid artroplastika jaoks olulisi omadusi nagu biosobivus kehakudedega, mis põhineb korrosiooni- ja galvaanilisel vastupidavusel, pinna jäikus ja metallpinna trabekulaarne (poorne) struktuur. Trabekulaarsuse omaduse tõttu on võimalik osseointegratsiooni protsessi märkimisväärne kiirenemine - elusa luukoe kasv implantaadi metallpinnal.

Titaantraatvõrgust elastsed endoproteesid. Tänu suurele plastilisusele ja kergusele kaasaegses rekonstruktiivses kirurgias ja teistes meditsiinitööstuses kasutatakse aktiivselt uuenduslikke elastseid endoproteese kõige õhema titaantraatvõrgu kujul. Elastne, tugev, elastne, vastupidav ja bioinertne võrk on ideaalne materjal pehmete kudede endoproteeside jaoks (joon. 6).

Joonis 6. Titaanisulamist võrgusilma endoprotees pehmete kudede plastikuks.

"Veebi" on juba edukalt testitud sellistes valdkondades nagu günekoloogia, näo-lõualuukirurgia ja traumatoloogia. Ekspertide sõnul on võrgust titaanist endoproteesid stabiilsuse poolest võrreldamatud ning kõrvalmõjude oht on peaaegu null.

Titaannikli meditsiinilise kujuga mälusulamid

Tänapäeval on erinevates meditsiini valdkondades titaannikliidsulamid, millel on nn. kujumäluefektiga (SME). Seda materjali kasutatakse inimese lihas-skeleti süsteemi side-kõhrekoe endoproteesi asendamiseks.

Titaannikliid (rahvusvaheline termin nitinool) on intermetalliline TiNi, mis saadakse Ti ja Ni võrdses vahekorras legeerimisel. Nikkeliidi-titaani sulamite kõige olulisem omadus on superelastsus, millel EZF põhineb.

Mõju olemus seisneb selles, et proov deformeerub teatud temperatuurivahemikus jahutamisel kergesti ja deformatsioon on iseseisev, kui temperatuur tõuseb algväärtuseni koos superelastsete omaduste ilmnemisega. Teisisõnu, kui nitinoolisulamist plaat on painutatud madal temperatuur, siis samas temperatuuri režiim see säilitab oma uue kuju nii kaua, kui soovib. Temperatuur tuleb aga tõsta vaid esialgsele, plaat sirgub uuesti nagu vedru ja võtab oma esialgse kuju.

Tootenäited meditsiiniline eesmärk nitinoolisulamist on näidatud allolevatel joonistel. 7, 8, 9, 10.

Joonis 7. Traumatoloogia jaoks mõeldud titaannikliidimplantaatide komplekt (klambrite, klambrite, fiksaatorite jne kujul).

Joonis 8. Titaannikliidimplantaatide komplekt operatsiooniks (klambrite, laiendajate, kirurgiliste instrumentide kujul).

Joonis 9. Vertebroloogia jaoks mõeldud poorsete materjalide ja titaannikliidimplantaatide proovid (endoproteeside, lamell- ja silindriliste toodete kujul).

Joonis 10. Titaannikliidmaterjalid ja endoproteesid näo-lõualuukirurgia ja hambaravi jaoks.

Lisaks on nikkel-titaanisulamid, nagu enamik titaanil põhinevaid tooteid, tänu suurele korrosiooni- ja galvaanilisele vastupidavusele bioinertsed. Seega on see inimkeha suhtes ideaalne materjal biomehaaniliselt ühilduvate implantaatide (BMCI) valmistamiseks.

Ti ja Ta kasutamine vaskulaarsete stentide valmistamiseks

Stendid (inglise keelest stent) - meditsiinis nimetatakse neid spetsiaalseteks, millel on elastse võrgu silindrilised raamid, sees asetatud metallkonstruktsioonid suured laevad(veenid ja arterid), aga ka muud õõnsad elundid(söögitoru, soolte, sapiteede jne) patoloogiliselt ahenenud piirkondades, et laiendada neid vajalike parameetriteni ja taastada läbitavus.

Stentimismeetodi kasutamine on enim nõutud sellises valdkonnas nagu veresoontekirurgia ja eriti koronaarangioplastika (joonis 11).

Joonis 11. Titaanist ja tantalist vaskulaarsete stentide proovid.

Tänaseks on teaduslikult välja töötatud ja praktikas kasutusele võetud üle poole tuhande erinevat tüüpi ja konstruktsiooniga veresoonte stente. Need erinevad üksteisest algse sulami koostise, pikkuse, ava konfiguratsiooni, pinnakatte tüübi ja muude tööparameetrite poolest.

Nõuded veresoonte stentidele on loodud nende laitmatu funktsionaalsuse tagamiseks ning on seetõttu mitmekesised ja väga kõrged.

Need tooted peavad olema:

bioühilduv kehakudedega;
paindlik;
elastne;
vastupidav;
radioaktiivsed jne.

Põhilisteks materjalideks, mida tänapäeval metallstentide valmistamisel kasutatakse, on väärismetallide kompositsioonid, aga ka Ta, Ti ja selle sulamid (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinool), mis on kehakudedega täielikult biointegreeruvad ja ühendavad endas kompleksi. kõik muud vajalikud füüsikalised ja mehaanilised omadused.

Luude, veresoonte ja närvikiudude õmblemine

Erinevate mehaaniliste vigastuste või teatud haiguste tüsistuste tagajärjel kahjustatud perifeersed närvitüved nõuavad tõsist kirurgiline sekkumine. Olukorda raskendab asjaolu, et selliseid patoloogiaid täheldatakse tavaliselt trauma taustal. seotud elundid nagu luud, veresooned, lihased, kõõlused jne Sel juhul töötatakse välja terviklik raviprogramm spetsiifiliste õmbluste pealekandmisega. Toorainena õmblusmaterjali valmistamiseks - niidid, klambrid, klambrid jne. – titaani, tantaali ja nende sulameid kasutatakse metallidena, millel on keemiline biosobivus ning kogu vajalike füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste kompleks.

Allolevatel joonistel on selliste toimingute näited.

Joonis 12. Luu õmblemine titaanklambritega.

Joonis 13. Tala õmblemine närvikiud kasutades parimaid tantaalfilamente.

Joonis 14. Anumate õmblemine tantaalklambrite abil.

Praegu arendatakse üha arenenumaid neuro-osteo- ja vasoplastika tehnoloogiaid, kuid selleks kasutatavad titaan-tantaalmaterjalid hoiavad peopesa jätkuvalt üle teiste.

Ilukirurgia

ilukirurgia nimetatakse elundite defektide kirurgiliseks eemaldamiseks, et taastada nende ideaalsed anatoomilised proportsioonid. Sageli tehakse selliseid ümberehitusi mitmesuguste metalltoodete abil, mis on kudedesse siirdatud plaatide, võrkude, vedrude jms kujul.

Eriti näitlik selles osas on kranioplastika – operatsioon kolju deformatsiooni korrigeerimiseks. Sõltuvalt näidustustest igas konkreetses kliinilises olukorras võib kranioplastikat teostada jäikade titaanplaatide või elastsete tantaalvõrkude paigaldamisega opereeritavale kohale. Mõlemal juhul on lubatud kasutada nii puhtaid, legeerivate lisanditeta metalle kui ka nende bioinertseid sulameid. Kranioplastika näited titaanplaadi ja tantaalvõrguga on toodud allolevatel joonistel.

Joonis 15. Kranioplastika titaanplaadi abil.

Joonis 16. Kranioplastika tantaalvõrguga.

Titaan-tantaali struktuure saab kasutada ka näo, rindkere, tuharate ja paljude teiste organite kosmeetiliseks taastamiseks.

Neurokirurgia (mikriklippide paigaldamine)

Clipping (inglise keeles clip clip) on ajuveresoonte neurokirurgiline operatsioon, mille eesmärk on peatada verejooks (eriti kui aneurüsm rebeneb) või lülitada vigastatud väikesed veresooned vereringest välja. Lõikamismeetodi olemus seisneb selles, et kahjustatud piirkondadele asetatakse miniatuursed metallklambrid - klambrid.

Nõudlust lõikamismeetodi järele, eelkõige neurokirurgia valdkonnas, seletatakse väikeste ajuveresoonte ligeerimise võimatusega traditsiooniliste meetoditega.

Tekkivate kliiniliste olukordade mitmekesisuse ja spetsiifilisuse tõttu kasutatakse neurokirurgia praktikas laia valikut vaskulaarseid klippe, mis erinevad spetsiifilise eesmärgi, fikseerimismeetodi, mõõtmete ja muude funktsionaalsete parameetrite poolest (joonis 17).

Joonis 17. Klambrid aju aneurüsmide väljalülitamiseks.

Fotodel tunduvad klambrid suured, kuid tegelikkuses pole need suuremad kui lapse sõrmeküüs ja on paigaldatud mikroskoobi alla (joonis 18).

Joonis 18. Operatsioon ajuveresoone aneurüsmi lõikamiseks.

Klambrite valmistamiseks kasutatakse reeglina lamedat traati puhtast titaanist või tantaalist, mõnel juhul hõbedast. Sellised tooted on medulla suhtes täiesti inertsed, põhjustamata vastureaktsioone.

Hambaravi ortopeedia

Titaan, tantaal ja nende sulamid on leidnud laialdast meditsiinilist kasutust hambaravis, nimelt hambaproteesimise valdkonnas.

Suuõõs on eriti agressiivne keskkond, mis mõjutab negatiivselt metallmaterjale. Isegi sellised traditsiooniliselt hambaproteesimisel kasutatavad väärismetallid nagu kuld ja plaatina suuõõnes ei suuda täielikult vastu seista korrosioonile ja sellele järgnevale hülgamisele, rääkimata kõrgest hinnast ja suurest massist, mis põhjustab patsientidele ebamugavusi. Teisalt ei talu ka akrüülplastist valmistatud kerged ortopeedilised konstruktsioonid oma hapruse tõttu tõsist kriitikat. Tõeline revolutsioon hambaravis on olnud titaanil ja tantaalil põhinevate üksikute kroonide, aga ka sildade ja eemaldatavate proteeside valmistamine. Tänu neile omasetele väärtuslikele omadustele nagu bioloogiline inertsus ja kõrge tugevus suhtelise odavuse juures konkureerivad need metallid edukalt kulla ja plaatinaga ning isegi ületavad neid mitmete parameetrite poolest.

Eelkõige on väga populaarsed stantsitud ja massiivsed titaanist kroonid (joonis 19). Ja titaannitriid TiN-st plasmapihustatud kroonid ei ole välimuse ja funktsionaalsete omaduste poolest praktiliselt eristatavad kullast (joonis 19)

Joonis 19. Tahke titaankroon ja titaannitriidiga kaetud kroon.

Proteese saab kinnitada (sillad) mitme kõrvuti asetseva hamba taastamiseks või eemaldada, kasutada kogu hambumuse kaotuse korral (lõualuu täielik adentia). Levinumad proteesid on klamber (saksa keelest der Bogen "kaar").

Kinnitusproteesi eristab soodsalt metallraami olemasolu, millele on kinnitatud alusosa (joon. 20).

Joonis 20. Alumise lõualuu klambriprotees.

Tänapäeval on proteesi lukuosa ja klambrid tavaliselt valmistatud puhtast kõrge puhtusastmega HDTV kaubamärgi meditsiinilisest titaanist.

Tõeline revolutsioon hambaravis on olnud üha kasvav nõudlus implantaatide proteeside järele. Implantaatide proteesimine on kõige usaldusväärsem viis ortopeediliste struktuuride kinnitamiseks, mis sel juhul teenivad aastakümneid või isegi kogu elu.

Hambaimplantaat on kaheosaline konstruktsioon, mis toimib kroonide, aga ka sildade ja eemaldatavate proteeside toena, mille alusosa (implantaat ise) on kooniline keermestatud tihvt, mis on kruvitud otse lõualuu. Implantaadi ülemisele platvormile paigaldatakse abutment, mis on ette nähtud krooni või proteesi kinnitamiseks (joonis 21).

Joonis 21. Hambaimplantaat Nobel Biocare puhtast meditsiinilise klassi 4 (G4Ti) titaanist.

Kõige sagedamini kasutatakse implantaadi kruviosa valmistamiseks puhast meditsiinilist titaani, mille pinnakate on tantaal-nioobium, mis aitab kaasa osseointegratsiooni protsessi aktiveerimisele - metalli sulandumisele elusate luu- ja igemekudedega.

Mõned tootjad eelistavad aga valmistada mitte kaheosalisi, vaid ühes tükis implantaate, mille kruviosal ja toel ei ole eraldi, vaid monoliitne struktuur. Samal ajal toodab näiteks Saksa firma Zimmer poorsest tantaalist ühes tükis implantaate, mis on titaaniga võrreldes suurema painduvusega ja luukoesse põimitud tüsistuste riskiga peaaegu null (joonis 22).

Joonis 22 Zimmeri ühes tükis poorsed tantaalhambaimplantaadid.

Tantaali, erinevalt titaanist, on rohkem Heavy metal Seetõttu kergendab poorne struktuur toodet oluliselt, põhjustamata lisaks vajadust täiendava välise osseointegreeriva katte ladestamise järele.

Näited üksikute hammaste (kroonide) implantaadi proteesimisest ja eemaldatavate proteeside paigaldamisest implantaatidele on näidatud joonisel fig. 23.

Joonis 23. Näited titaan-tantaalimplantaatide kasutamisest hambaproteesimisel.

Tänapäeval töötatakse lisaks olemasolevatele välja üha uusi implantaatide proteesimise meetodeid, mis näitavad kõrget efektiivsust erinevates kliinilistes olukordades.

Meditsiiniinstrumentide tootmine

Tänapäeval kasutatakse maailma kliinilises praktikas sadu erinevaid kirurgilisi ja endoskoopilisi instrumente ja meditsiiniseadmeid, mis on valmistatud titaanist ja tantaalist (GOST 19126-79 "Meditsiinilised metallinstrumendid. Üldised spetsifikatsioonid". Need on tugevuse poolest teiste analoogidega võrreldavad). , plastilisus ja korrosioonikindlus, mis põhjustab bioloogilist inertsust.

Titaanist meditsiiniinstrumendid on peaaegu kaks korda kergemad kui terasest analoogid, olles samas mugavamad ja vastupidavamad.

Joonis 24. Titaan-tantaal alusel valmistatud kirurgilised instrumendid.

Peamised meditsiinitööstused, kus titaan-tantaalinstrumentide järele on kõige rohkem nõudlust, on oftalmoloogia, hambaravi, otolarüngoloogia ja kirurgia. Tööriistade lai valik sisaldab sadu tüüpi spaatleid, klambreid, laiendajaid, peegleid, klambreid, käärid, tangid, skalpellid, sterilisaatorid, torud, peitlid, pintsetid, kõikvõimalikud plaadid.

Kergete titaaninstrumentide biokeemilised ja füüsikalis-mehaanilised omadused on sõjalise välikirurgia ja erinevate ekspeditsioonide jaoks eriti väärtuslikud. Siin on need täiesti asendamatud, sest sisse äärmuslikud tingimused sõna otseses mõttes iga 5-10 grammi üleliigset lasti on märkimisväärne koormus ning korrosioonikindlus ja maksimaalne töökindlus on kohustuslikud nõuded.

Titaani, tantaali ja nende sulameid monoliitsete toodete või õhukeste kaitsekatete kujul kasutatakse meditsiiniseadmetes aktiivselt. Neid kasutatakse destilleerijate, agressiivse keskkonna pumpamiseks mõeldud pumpade, sterilisaatorite, anesteesia- ja hingamisaparatuuri komponentide, kõige keerukamate seadmete tootmisel elutähtsate ainete töö dubleerimiseks. olulised elundid nagu "tehissüda", "kunstkops", "kunstneer" jne.

Ultraheliseadmete titaanpeadel on pikim kasutusiga, hoolimata asjaolust, et muude materjalide analoogid muutuvad isegi ebaregulaarse ultraheli vibratsiooniga kokkupuute korral kiiresti kasutuskõlbmatuks.

Lisaks eeltoodule võib märkida, et titaanil, nagu ka tantaalil, on erinevalt paljudest teistest metallidest võime desorbeerida (“tõrjuda”) radioaktiivsete isotoopide kiirgust ning seetõttu kasutatakse seda aktiivselt erinevate kaitseseadmete ja kaitseseadmete tootmisel. radioloogilised seadmed.

Järeldus

Meditsiiniseadmete arendamine ja tootmine on üks intensiivsemalt arenevaid teaduse ja tehnoloogia arengu valdkondi. Kolmanda aastatuhande algusega sai arstiteadus ja -tehnoloogia üheks peamiseks edasiviiv jõud kaasaegne maailma tsivilisatsioon.

Metallide tähtsus inimelus kasvab pidevalt. Revolutsioonilised muutused toimuvad teadusliku materjaliteaduse ja praktilise metallurgia intensiivse arengu taustal. Ja nüüd, viimastel aastakümnetel, on "ajaloo kilbile" tõstetud sellised tööstuslikud metallid nagu titaan ja tantaal, mida võib igati õige põhjusega nimetada uue aastatuhande konstruktsioonimaterjalideks.

Titaani tähtsust kaasaegses meditsiinis ei saa ülehinnata. Vaatamata suhteliselt lühikesele praktilise kasutamise ajaloole on sellest saanud üks juhtivaid materjale paljudes meditsiinitööstuses. Titaanil ja selle sulamitel on selleks kõigi vajalike omaduste summa: korrosioonikindlus (ja sellest tulenevalt bioinertsus), samuti kergus, tugevus, kõvadus, jäikus, vastupidavus, galvaaniline neutraalsus jne.

Praktilise tähtsuse ja tantaali poolest ei jää alla titaanile. Enamiku kasulike omaduste üldise sarnasuse tõttu on need mõnes kvaliteedis halvemad ja mõnes teisest paremad. Sellepärast on raske ja vaevalt mõistlik objektiivselt hinnata ühegi sellise metalli prioriteetsust meditsiinis: need pigem täiendavad üksteist orgaaniliselt, mitte ei konflikti. Piisab, kui öelda, et titaan-tantaali sulamitel põhinevaid meditsiinilisi struktuure, mis ühendavad kõik Ti ja Ta eelised, arendatakse aktiivselt ja kasutatakse praktikas. Ja pole kaugeltki juhuslik, et viimastel aastatel on järjest edukamad katsed luua titaanist, tantaalist ja nende ühenditest otse inimkehasse siirdatud täisväärtuslikke tehisorganeid. Läheneb aeg, mil näiteks mõisted "titaanist süda" või "tantaalnärvid" liiguvad enesekindlalt kõnekujundite kategooriast puhtpraktilisele tasandile.

Sulamid moodustuvad keemiliste elementide segamisel. Üks sulami komponentidest peab tingimata olema metall või metalliliste omadustega keemiline ühend. Titaanisulami põhikomponent on titaan ise, millesse on lisatud legeerivaid elemente.

Legeerelemendid annavad sulamid erinevaid omadusi. Titaanisulamite tootmisel kasutatakse legeerivate elementidena alumiiniumi, molübdeeni, mangaani, kroomi, vaske, rauda, tina, tsirkooniumi, räni, niklit jt.

Titaani allotroopsed modifikatsioonid

D.I. Mendelejevi perioodilises süsteemis on titaanil number 22. Väliselt näeb titaan välja nagu teras.

On teada, et mõned keemilised elemendid võivad eksisteerida kahe või enama kujul lihtsad ained, mis erinevad struktuuride ja omaduste poolest. Tavaliselt läheb aine konstantsel temperatuuril üle ühest allotroopsest modifikatsioonist teise. Titaanil on kaks sellist modifikatsiooni. Titaani alfa modifikatsioon eksisteerib temperatuuridel kuni 882,5 ° C. Kõrge temperatuuri beeta modifikatsioon võib olla stabiilne alates 882,5 ° C kuni sulamistemperatuurini.

Legeerivad lisandid käituvad titaani erinevates allotroopsetes modifikatsioonides erinevalt. Nad muudavad ka temperatuuri, mille juures toimub α/β üleminek. Seega suurendab alumiiniumi, hapniku ja lämmastiku kontsentratsiooni suurenemine titaanisulamis seda temperatuuri väärtust. α-modifikatsiooni olemasolu piirkond laieneb. Ja neid elemente nimetatakse α-stabilisaatorid.

Tina ja tsirkoonium ei muuda α/β transformatsioonide temperatuuri. Seetõttu peetakse neid arvesse titaanist neutraalsed kõvendid.

Arvesse võetakse kõiki muid legeerivaid lisandeid titaanisulamitele β-stabilisaatorid. Nende lahustuvus titaani modifikatsioonides sõltub temperatuurist. Ja see võimaldab suurendada titaanisulamite tugevust nende lisanditega kõvenemise ja vananemise kaudu. Kasutades erinevad tüübid legeerivad lisandid, saadakse väga erinevate omadustega titaanisulamid.

Titaanisulamid meditsiinis

Inimkeha talub hästi titaanisulamist struktuure. Paljude aastate jooksul on selliseid sulameid meditsiinis kasutatud. Need on vastupidavad korrosioonile inimkeha agressiivses keskkonnas. Nende pinnale moodustub oksiidkile, mis takistab implantaadi ioonide vabanemist kehasse. Selliste implantaatide ümber olevad kuded ei muutu. Titaanisulamid on väga tugevad, taluvad suuri koormusi. Need on tugevamad kui kroom, nikkel, roostevaba teras. Sellistest sulamitest valmistatud meditsiiniinstrumentide steriliseerimisel alkoholiga, röstimisega, formaliini auruga jne. titaanisulamite pinnad ei hävine. Ja mis kõige tähtsam, titaanisulamid ei põhjusta allergiat.

Kirurgilised implantaadid

Titaanisulamist võrgusilma endoprotees

Titaani peetakse sageli kirurgide metalliks. Tõepoolest, titaanisulameid kasutatakse kirurgilises praktikas erinevate luuimplantaatide valmistamiseks. Titaanisulamist puusaliigese protees on võimeline taluma kuni kolme tuhande kg suurust jõudu. Titaanisulam on korpuses stabiilne. Seetõttu ei muutu sellega külgnevad kuded põletikuliseks. Lisaks toodetakse kiiresti titaanimplantaate. Ja nende maksumus on palju madalam kui teistest sulamitest valmistatud implantaatide maksumus.

Titaanisulamite kõrge elastsus võimaldab saada neist traatvõrku ja fooliumi. Traatvõrku kasutatakse pehmete kudede plastide jaoks. Selline võrk on õmmeldud titaanniidiga atraumaatilise nõelaga. Titaanmonofilamenti kasutatakse mõnikord oftalmoloogias.

Titaanisulamid hambaravis

hambaimplantaadid

Hambaravis on titaanisulamite kasutamine samuti osutunud väga edukaks. Titaanisulamid seovad kergesti portselani ja komposiittsemendiga. Nendest valmistatakse valatud proteeside karkassi, hambasildu ja -kroone. Titaankarkassid on kergesti vooderdatavad keraamikaga. Sellised proteesid on vastupidavad ja teenivad 10-15 aastat.

Titaanisulamid ja meditsiiniinstrumendid

Kirurgilised instrumendid

Titaanisulameid kasutatakse ka meditsiiniinstrumentide valmistamisel – skalpellid, konksud, plaadipintsetid, klambrid. Need tööriistad on palju kergemad kui roostevabast terasest tööriistad.

Titaanisulamid on leidnud rakendust ratastoolide, väliste ortopeediliste proteeside valmistamisel.

Titaanisulamid on tugevad ja plastilised nagu teras, kerged kui alumiinium ja korrosioonikindlad kui süsinikkiud. Need on asendamatud kirurgias, hambaravis, oftalmoloogias, ortopeedias.

Titaanimplantaadi paigaldamine

üllas

Hõbedane pallaadium

alatu

Roostevaba teras
koobalt-kroom
nikkel-kroom
Titaanisulamid

Nõuded ortopeedilises hambaravis kasutatavatele metallidele. Metallid peavad:

Omavad kõrgeid mehaanilisi omadusi: tugevus, elastsus, kõvadus, kõrge koormustaluvus.

Omavad head tehnoloogilised omadused: minimaalne kokkutõmbumine, vormitavus, plastilisus, täppisvalu, poleerimine.

Omama soovitud füüsikalisi omadusi: madal erikaal, madal sulamistemperatuur.

Omab suurt keemilist vastupidavust suuõõne agressiivsele keskkonnale.

Olge suuõõnes kahjutu, keemiliselt inertne.

Hoidke kuju ja maht konstantsena.

Ole bioloogiliselt ühilduv regenereeritud kudedega.

Roostevaba terase põhiomadused.

Ortopeedilises hambaravis kasutatakse roostevaba terase erisorte, nn legeerteraseid: stantsimiseks 12X18H9T või 12X18H10T, valamiseks 20X18H9S2.

Roostevaba terase koostis sisaldab: 72% rauda, 0,12% süsinikku, 18% kroomi, 9-10% niklit, 1% titaani, 2% räni. Legeerteras sisaldab minimaalset kogust süsinikku (selle suurenemine toob kaasa terase kõvaduse suurenemise ja terase elastsuse vähenemise) ja suurenenud spetsiaalselt sisestatud elementide sisaldust, mis tagavad sulamitele soovitud omadused. Kroom annab oksüdatsioonikindluse. Sulamile lisatakse plastilisuse ja sitkuse parandamiseks niklit. Titaan vähendab haprust ja hoiab ära terase teradevahelise korrosiooni. Räni esineb ainult valatud terases ja see parandab selle voolavust. Roostevabal terasel on hea plastilisus ja halvad valuomadused.

Roostevaba terast kasutatakse stantsitud kroonide, joodetud sildade, painutatud klambrite valmistamiseks. Roostevaba terase jootmiseks kasutatakse hõbejoodet (PSrMTs 37).

Tempelkroonide valmistamiseks toodab tööstus standardseid külmstantsimise teel valmistatud varrukaid paksusega 0,25–0,28 mm ja läbimõõduga 6–16 mm. Erinevate ortodontiliste seadmete, painutatud klambrite, tihvtide valmistamiseks toodetakse traati läbimõõduga 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,5 ja 2 mm ning standardsed klambrid läbimõõduga 1 ja 1,2 mm. Valatud terast (20X18H9C2) toodetakse valuplokkide kujul, mis kaaluvad 3,5–16 grammi. Sulamistemperatuur 1450ºС, pikenemistegur 50%, kokkutõmbumiskoefitsient kuni 3,5%.

Koobaltkroomi sulami peamised omadused .

Kroom-koobalti sulamid (CCS) on kõrglegeeritud terased. Lai rakendus sulamid tänu kõrgele elastsus- ja tugevusmoodulile, heale vedelas olekus voolavusele, vähesele kokkutõmbumisele, kõrgele oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlusele.

Kroomi-koobalti sulami koostis sisaldab: kroomi 67%, koobaltit 26%, niklit 6%, molübdeeni ja mangaani 0,5%. Koobaltil on kõrged mehaanilised omadused, kroom lisatakse kõvaduse ja korrosioonivastaste omaduste andmiseks, nikkel annab viskoossuse ja elastsuse, molübdeen suurendab tugevusomadusi, mangaan parandab voolavust.

Sulamit KHS kasutatakse ainult valatud proteeside valmistamiseks (valukroonid, valatud sillad, klambriga proteesid). See ei sobi tembeldamiseks, kuna sellel on suur elastsus ja kõvadus.

Sulamistemperatuur 1460ºС, pikenemistegur 8%, kahanemistegur 1,8%.

Kaasaegsetest kodumaistest materjalidest kasutatakse laialdaselt koobalt-kroom-molübdeeni sulameid: KHS-E (Jekaterinburg) (Co-65, Cr-28, Mo-5; Mn, Ni, Si - ülejäänud); Celite-K (Moskva) (Co-69, Cr-23, Mo-5); nikkel-kroomisulamid: Celite-N (Ni-62, Cr-24, Mo-10).

Kaasaegsetest välismaistest materjalidest Saksa kroom-nikli sulamid "Viron 77", -88, -99 (Ni-70, Cr-20, Mo-6, Si, Ce, B, C-0,02), koobalt-kroom-molübdeen " Virobond" (Co-63, Cr-31, Mo-3; Mn, Si, C-0,07).

Kroom-nikli sulamid raua baasil

Raua-süsiniku sulam süsinikusisaldusega kuni 0,1-0,2%. Kasutatakse legeeritud terase marke 11X18H9T (EYa-1) - hülsid, 20X18N9S2 - valuplokid, traat (EYA1-T, EI-95).

Legeerterased on minimaalse süsinikusisaldusega raua-süsiniku sulamid ja koos kõrge sisaldus spetsiaalselt sulamisse lisatud elemendid (kroom, nikkel, molübdeen, titaan jne). Terastel on head plastsus, plastsus ja elastsusomadused. Sulamistemperatuur 1450ºС. Kokkutõmbumine kuni 3%. Neid kasutatakse mitte-eemaldatavate osade valmistamiseks ja eemaldatavad struktuurid proteesid proteeside üksikute osade stantsimise ja valamise teel. Toodetud varrukate, valuplokkide, traadi kujul.

Kroom-koobalti sulamid (KHS)

kroomi-nikli sulamid (NH-Dent)

Need kuuluvad tugevalt legeeritud sulamite kategooriasse, milles on palju vähem süsinikku. Neil on suurenenud elastsus, tugevus, kõvadus, madal kokkutõmbumiskoefitsient (1,8%). Neid kasutatakse ainult ühes tükis valatud klambriga proteeside, kroonide, sildade, lahaste ja seadmete valmistamisel. See ei sobi tembeldamiseks, sest. on suure elastsuse ja kõvadusega. NH-Denti kasutatakse metallkeraamika jaoks. Sulamistemperatuur 1460С, pikenemistegur 8%, kahanemistegur 1,8%

Kontrollküsimused

Milliseid metalle ja nende sulameid kasutatakse ortopeedilises hambaravis?

Nõuded hambaravis kasutatavatele metallidele.

Mis klassi roostevaba terast kasutatakse ortopeedilises hambaravis?

Millised eristavad omadused koobalt-kroomisulamil eristavad seda mitteväärismetallide sulamitest?

Küsimused iseõppimiseks

Mis on legeerimistehnoloogia olemus?

Titaanisulamite tehnoloogilised omadused.

Metallide ja nende sulamite mehaaniliste, keemiliste ja tehnoloogiliste omaduste vastastikune seos.

Iseseisva töö ülesanded (õppe- ja uurimistöö):

Laserjootmise tehnoloogia. Eelised ja miinused võrreldes traditsiooniline tehnoloogia jootmine.

Hambaimplantaatide valmistamiseks kasutatavad metallisulamid.

1. Gavrilov E.N., Štšerbakov A.S. Ortopeediline hambaravi: õpik – 3. väljaanne; läbi vaadatud ja lisa.-M.: Meditsiin, 1984.-576 lk., ill.

2. Doinikov A.N., Sinitsyn V.D. Hambaravi materjaliteadus – 2. väljaanne, läbivaadatud. ja lisa.-M.: Meditsiin, 1986.- 208s., ill.

3. Kurlyandsky V.Yu. Ortopeediline hambaravi: õpik.-3. väljaanne; läbi vaadatud ja lisa.-M.: Meditsiin, 1969.-497 lk.

4. Materjaliteadus hambaravis / Toim. A.I. Rybakova.- M.: Meditsiin, 1984,424 lk, ill.

5. Sidorenko G.I. Hambaravi materjaliteadus: Õpik.-K.: Kõrgkool. Peakirjastus, 1988.- 184 lk, 18 ill.

6. Ortopeedilises hambaravis kasutatavad materjalid: Uch. toetus.-Iževsk, 2009. -36s

7. Hambaravi käsiraamat // Toim. A.I. Rõbakov. - 3. väljaanne, muudetud. ja täiendav - M .: Meditsiin, 1993.- 576s.

Markov B.P., Lebedenko I.Yu., Erichev VV. Juhend praktiline treening proteesilises hambaravis. 4.1. - M .: Vene Föderatsiooni tervishoiuministeeriumi GOU VUNMT-d, 2001. - 662 lk.

Markov B.P., Lebedenko I.Yu., Erichev VV. Ortopeedilise hambaravi praktiliste harjutuste juhend. 4.2 - M .: Vene Föderatsiooni tervishoiuministeeriumi GOU VUNMT-d, 2001. - 235s.

Ortopeediline hambaravi: õpik hambaarsti üliõpilastele. fak. kallis. ülikoolid. / Toim. V.N. Kopeikina, M.Z. Mirgazizova. - 2. väljaanne lisama. - M.: Meditsiin, 2001. - 621 lk.

Trezubov V.N., Steingart M.Z., Mišnev L.M. Ortopeediline hambaravi: rakenduslik materjaliteadus: meditsiiniõpik. ülikoolid. - Peterburi: SpecLit, 2001. - 480 lk.

Trezubov V.N., Štšerbakov A.S., Mišnev L.M. Ortopeediline hambaravi: propedeutika ja erakursuse alused: meditsiiniõpik. ülikoolid. - Peterburi: SpecLit, 2001. -480 lk.

Proteetilise hambaravi juhend. / Toim. V.N. Kopeikin. - M.: Triada-X, 1998.-495 lk.