indføre
Metalmaterialer er længe blevet introduceret i folks liv. Moderne biomedicinske funktionelle materialer begyndte i 1930'erne. Oprindeligt er rustfrit stål blevet udviklet til implantater og medicinske applikationer. Det andet materiale er en kobolt-baseret legering. Omkring 1960'erne fulgte titanium og dets legeringer som den seneste generation af metalliske biomaterialer. Siden starten har titanium været kendt som et mirakelmetal og har fået bred opmærksomhed.
Hvad gør titanium så specielt?
Som et overgangsmetal har titanium egenskaberne lav densitet og høj styrke. Det er korrosionsbestandigt under en række forhold. Vigtigst af alt er titanium inert og upåvirket af kropsvæsker og væv. Disse er den såkaldte biokompatibilitet og korrosionsbestandighed. De er et nøglekrav til medicinske applikationer.
Tabel 1 beskriver de grundlæggende egenskaber af titanium, rustfrit stål og koboltlegeringer. Titanium har en minimumsdensitet på 4,51 g/cm-3, mens rustfrit stål har en densitet på 8 g/cm-3. Med sammenlignelig trækstyrke ender titanium med et højere styrke-til-densitet-forhold på 76 kN m/kg. 20 procent højere end rustfrit stål (styrke/densitet 63 kN m/kg). Elasticitetsmodulværdien af titanium er kun det halve af konventionelt rustfrit stål og koboltlegeringer. Det er tættere på det menneskelige skelet. Titanium er også ikke-ferromagnetisk og har lav termisk udvidelse og elektrisk ledningsevne.
Titanium og dets legeringer har nogle af de mest nyttige egenskaber, der har gjort dem enormt succesfulde inden for ortopædi, implantater og kirurgiske instrumenter. Standard Titanium Co. er en producent og leverandør af titanium og kobber-nikkel metal valseværker og færdige produkter, der dækker det bredeste udvalg af valseværk produkter, kvaliteter og størrelser.
Standard Titanium Co. er placeret i Kinas titaniumproduktionscenter, hvilket bringer de laveste priser og højeste metaltekniske standarder til markedet. Vi er sikre på, at vi ikke kan slås på pris og kvalitet, og vi har lanceret prisgarantien. Kunder over hele verden vælger Standard Titanium som deres betroede og pålidelige leverandør af titanium og kobber-nikkel møller og færdige produkter.
Kunstige led og medicinske implantater
Verdens befolkning bliver ældre. Vi lever nu meget aktive liv og ønsker at leve længere. Skader fra hård træning, vejtrafik og andre ulykker er mange. Det er klart, at efterspørgslen efter kunstige led vokser. Titanium og dets legeringer er almindeligt anvendt til fremstilling af implanterbare enheder såsom: kunstige hofter, kunstige knæ, knogleplader, brudfikseringsskruer, hjerteklapproteser, pacemakere og kunstige hjerter. På verdensplan modtager mere end 100 millioner patienter erstatningsterapi hvert år, og mere end 1,000 tons titanium implanteres i patienter.
Mekanisk skal disse metalimplantater tage form og forblive funktionelle under brug. Vores daglige aktiviteter omfatter bøjning, vridning, klemning og muskelsammentrækninger. Disse menneskeskabte dele må ikke nedbrydes, når de udsættes for træthed, slid og stødbelastninger. Titanium er 50 procent lettere end rustfrit stål og har et 20 procent højere styrke/densitetsforhold. Det er lettere og stærkere. Når det implanteres i den menneskelige krop, reducerer det belastningen på kroppen. Patienten vil føle sig mere fleksibel og aktiv. Der vil være pres mellem den kunstige del og menneskekroppen. Den såkaldte grænsefladespænding er forårsaget af elasticitetsmodulets uoverensstemmelse. Som det fremgår af tabel 1, er elasticitetsmodulet for titanium det laveste blandt de tre materialer. Den mekaniske kompatibilitet af titaniumimplantater med menneskelige knogler er meget bedre.
Fysiologisk afviser kroppen fremmedlegemer. Når rustfrit stål og co-legeringer bruges som biomaterialer, ses ofte betændelse, rødme og kløe klinisk efter implantationskirurgi. Titan og titanlegeringer er velkendte biologisk inerte metalliske materialer. De har fremragende korrosionsbestandighed i nedsænkningsmiljøet af menneskeblod. Det er meget modstandsdygtigt over for menneskeligt blod og væv, hvilket sikrer god kompatibilitet. Der er stort set ingen forurening og allergiske reaktioner, hvilket i høj grad forbedrer patientens helbredelse. Dette er grundlaget for den udbredte anvendelse af titanium.
Generelt betragtes kommercielt rent titanium (Cp Ti) som den bedste kandidat, fordi rent titanium har den bedste biokompatibilitet. Men Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr og Ti-6 Al-4V ELI-legeringer er også meget brugt i medicinske implantater. Tjek vores hjemmeside for at høre om vores forskellige tilbud!
Ortopædisk udstyr
Ortopædiens hovedopgave er at justere skeletdeformiteter. En snoet krop har brug for ekstern kraft for at hjælpe den tilbage til sin normale position. Ortopædiske apparater bør give stærk støtte og huske den korrekte kropsform. Ud over slid- og korrosionsbestandighed er den unikke egenskab, der kræves her, formhukommelse. Titanium-nikkel formhukommelseslegeringer kombinerer stærke styrke- og hukommelsesegenskaber. På nuværende tidspunkt er almindelige knogleplader, intramedullære negle, mandibulær intern fiksering og skoliosekorrektion alle lavet af titanium-nikkel-legeringer.
tandimplantat
Tandimplantater er lidt anderledes. Der er tre typer tandimplantater: osseointegrerede, miniimplantater til ortodontisk forankring og zygomatiske. Titan er blevet brugt som tandkroner, kronestifter, faste broer, porcelænsbroer, bundne broer, protesefastholdelsesringe, baser, forbindelsesanordninger og forstærkningsanordninger. Næsten alle metaldele af tandproteser er dækket med titanium.
Lad os starte med en typisk osseointegration. Først vil lægen placere "roden" eller "frøet" i kæbebenet. Efter at den har sat sig, vil overbygningen af tanden slutte sig til implantatet. Så vokser der nye tænder på den. Dette er forskellen mellem medicinske implantater og tandimplantater. Medicinske implantater er erstatninger for svigtet hårdt væv eller "lim" eller "skruer" til at forbinde ødelagt hårdt væv. Men tandimplantater hjælper nye strukturer med at vokse. Hvor charmerende!
Denne "lette" procedure kræver fremragende biokompatibilitet og termiske egenskaber. Når du drikker suppe og spiser is, kan folk føle sig varme og kolde, men disse følelser kommer fra munden, ikke tænderne. Sunde tænder oplever ingen irritation.
Titanium har meget lav termisk udvidelse. Når et titanium-baseret implantat bruges som en "rod", udvider eller trækker det sig ikke sammen inde i en persons mund. Den nydannede tand bliver, hvor den skal være. Den termiske ledningsevne af titanium er meget lav, kun 1/5 af rustfrit stål, 1/3 af aluminium og 1/2 af kobber. Når den bruges som en krone, overføres den ikke til den rigtige tandstruktur. Titanium beskytter frugtkødet mod varme og kulde.
Inden for tandpleje har præcisionsstøbning af titanium karakteristika af høj dimensionel nøjagtighed, ingen bobler og ingen krympende hulrum. I øjeblikket bruges 4 typer kommercielt rent titanium (Cp Ti) udelukkende til tandimplantater. De er ASTM-grad 1 til 4. De har alle lave niveauer af elektronisk ledningsevne, høj korrosionsbestandighed, termodynamisk tilstand ved fysiologisk pH, lav tendens til at danne ioner i vandige miljøer og isoelektriske punkter for oxider af 5-6.
Fra niveau 1 til 4 falder renheden og styrken øges. Grade 2 titanium er den mest populære stjerne i implantatapplikationer. Dens mindste flydespænding på 275 MPa er sammenlignelig med den for udglødet austenitisk rustfrit stål. Titaniumlegeringer kan også bruges, når der kræves højere styrke. Legeringer såsom Ti-6Al-4V bruges også ved forskellige lejligheder.
Kirurgiske instrumenter
I udviklingen af kirurgiske instrumenter er den første generation kulstofstål, og dens ydeevne kan ikke længere opfylde kravene til klinisk brug efter galvanisering. Ofte forårsager infektion. Anden generation er austenitisk rustfrit stål, men kromindholdet er giftigt og har en vis indvirkning på den menneskelige krop.
Ved fremstilling af kirurgiske instrumenter er mekaniske egenskaber og duktilitet de første spørgsmål, der skal tages i betragtning. Metallet skal have en vis duktilitet for at holde den ønskede form uden defekter. Nogle grundlæggende kirurgiske instrumenter er lange og tynde, såsom skalpeller, pincet og sakse. For at sikre sikker drift kræver instrumentet en vis styrke. De skal være stærke nok og ikke gå i stykker under operationen. Minimumsmodulet påkrævet for kirurgiske instrumenter er 100 GPa. Modulus af titanium er 116 GPa.
Under kirurgiske procedurer udsættes instrumenter direkte for levende væv. Korrosionsbestandighed, biokompatibilitet og magnetiske egenskaber er påkrævet. Titanium er ikke giftigt for menneskeligt væv. Det forårsager ikke nogen immunreaktion. Operationsstuer er nogle gange udsat for magnetiske felter. For eksempel producerer en MR et magnetfelt på omkring 1,5 Tesla. Dette magnetfelt kan påvirke kirurgiske instrumenter på en række måder, herunder: uønsket bevægelse forårsaget af magnetfeltinteraktioner (dvs. missileffekter), instrumentopvarmning på grund af radiofrekvent (RF) effektafsætning og fotografering i forbindelse med instrumentbrug. Titanium er ikke-magnetisk for at sikre sikker drift. Dens ikke-magnetiske egenskaber eliminerer også truslen om skade på lille og følsom implanteret elektronik.
Efter operationen udføres steriliseringsprocessen under høj temperatur varm dampstråle. Forskellige rengøringsmidler bruges til at rense bakterier og infektioner. Efter gentagen rengøring ændres instrumentets størrelse ikke, og overfladekvaliteten påvirkes ikke. Slid skal også være minimalt. Kirurger har brug for instrumenter, der virker, hver gang de bruges. Titanium og titanlegeringer har god korrosionsbestandighed. Driftstemperaturområdet er 150 o C til 500 o C.
Sidst men ikke mindst gør titaniums lette vægt den særdeles velegnet til mikrokirurgi. Letvægts kirurgiske instrumenter kan reducere kirurgens træthed, især under langvarige procedurer.
Inden for medicinsk udstyr er medicinsk titanium og titanlegeringer metalmaterialer af høj kvalitet og er meget udbredt. Laserelektroder, bor og pincet er normalt lavet af titanium.
