Титановий сплав — висхідна зірка в ортопедичній медицині
В ортопедичній медичній практиці вибір матеріалів відіграє вирішальну роль у результатах операції та одужанні пацієнта. Завдяки своїм чудовим властивостям титан стає все більш популярним в ортопедії, стаючи важливим матеріалом у цій галузі. Як галузева інформаційна платформа, Titanium Home уважно стежить за останніми розробками титану в ортопедії та опублікував численні відповідні звіти.
Унікальні переваги титану в ортопедичних застосуваннях
Чистий титан має модуль пружності приблизно вдвічі менший, ніж у нержавіючої сталі, завдяки чому він краще відповідає механічним властивостям природної кістки після імплантації. Це механічне припасування має вирішальне значення в ортопедичній хірургії, оскільки воно не тільки сприяє успішному встановленню кістки, але й ефективно зменшує ефект екранування імплантату на кістку. Ефект захисту від напруги стосується явища, коли імплантат із надмірною жорсткістю зазнає надмірного навантаження, яке має витримувати кістка, що призводить до остеопорозу та інших проблем через відсутність необхідної стимуляції напруги з часом. Саме завдяки цій перевагі імплантати з титанового сплаву для ліктьових, гомілковостопних та інших суглобів широко застосовуються в ортопедичній хірургії.
Завдяки чудовим властивостям титан має широкі перспективи застосування в медичній галузі. Незалежно від того, чи йдеться про ортопедичні стрижні для хребетних ортезів, інтрамедулярні голки та цвяхи, що використовуються як матеріали для інтрамедулярної фіксації, кісткові пластини під тиском для фіксації переломів та медичні пристрої, такі як штучні суглоби, титан відіграє незамінну роль. Якщо взяти як приклад лікування поширених ортопедичних захворювань, перелом надколінка, як більш поширений внутрішньо-суглобовий перелом, під час лікування часто використовує надколінок.
Поліколінник виготовлений із пластин титано-нікелевого сплаву товщиною 1.5 - 2 мм, ретельно оброблених у функціональні кігтеві гілки верхівки та основи колінної чашечки. Клінічна практика повністю довела, що використання поліпателляра для хірургічної операції є простим і легким, що може заощадити багато часу та сил, а в деяких випадках навіть можна успішно завершити операцію під місцевою анестезією, що, безсумнівно, є надійною гарантією для широкого просування та застосування поліпателлярного пристрою. Крім того, хвилеподібна вигнута шпилька для верхової їзди вміло розроблена з використанням характеристик пам’яті титано-нікелевого сплаву; Кісткова пластина під тиском із нікель-титанового сплаву може ефективно стискати та фіксувати місце перелому, що має чудовий ефект при лікуванні переломів діафіза стегнової кістки.
Історія застосування титану в галузі ортопедії в нашій країні може бути простежена до раннього етапу дослідження. З 1972 року наша країна стала лідером у застосуванні штучних кісток і суглобів із вітчизняного титану та титанових сплавів для клінічного лікування, поклавши початок цій галузі техніки. Серед них Пекінський науково-дослідний інститут кольорових металів, як один із піонерських підрозділів у вітчизняних дослідженнях титанових штучних суглобів, успішно виготовив 300 промислових штучних титанових кісток і тазостегнових суглобів у 1973 році та застосував їх у клінічній практиці, заклавши міцну основу для подальшого розвитку. Станом на 2023 рік, незважаючи на те, що споживання титану у фармацевтичній промисловості нашої країни все ще залишається на відносно низькому рівні, його щорічні темпи зростання перевищили 30%, що не тільки підкреслює високий попит на титан у галузі медицини, але також вказує на його величезний потенціал розвитку як ринку блакитного океану, що розвивається, і, як очікується, відіграватиме більш важливу роль в інноваціях ортопедичних медичних технологій у майбутньому.
В даний час застосовуються марки титанового сплаву та розробки
Застосування титанових сплавів у галузі медичних імплантатів сформувало зрілі системи, представлені Ti-6Al-4V і Ti-6Al-4VELI, які стали основним вибором для ортопедичних імплантатів завдяки своїй чудовій біосумісності. Однак варто зазначити, що елемент ванадію, який він містить, може спричинити довгострокові ризики біотоксичності, і хоча міжнародні регуляторні органи ще не видали заборони, клінічне використання показало значну тенденцію до зниження.
Щоб подолати це технічне вузьке місце, міжнародні науково-дослідні установи успішно розробили низку медичних титанових сплавів-без ванадію: Швейцарія взяла на себе лідерство у застосуванні сплаву Ti-6Al-7Nb у клінічній практиці; У нашій країні Пекінський науково-дослідний інститут кольорових металів і Завод з обробки кольорових металів Баодзі спільно досліджували ключові проблеми для розробки титанового сплаву без ванадію з повністю незалежними правами інтелектуальної власності, який не тільки пройшов сувору медичну перевірку, але й отримав першу премію Китайської науково-технічної премії промисловості кольорових металів у 2001 році. Крім того, поява інноваційних матеріалів, таких як Німецький сплав Ti-5Al-2.5Fe, індійський сплав Ti-5Al-1.5B і сплав Ti-15Mo-5Zr-3Al спільно створили безпечнішу та різноманітнішу систему матеріалів для ортопедичних імплантатів, що відкриває ширший простір для розробки титанових медичних застосувань.
Інновації завдяки поєднанню 3D-друку та титану
Виходячи з міркувань біобезпеки, виробництво медичних добавок із чистого титану використовується для лікування дефектів черепа, втрати зубів і ендопротезування кульшового суглоба. Дослідження виявили, що сітки з чистого титану, надруковані на 3D-вимірі, зберігають простір краще, ніж інші мембрани, полегшуючи формування матеріалів для кісткових трансплантатів. Крім того, індивідуальні титанові сітки пропонують значні переваги перед комерційно доступними титановими сітками, скорочуючи тривалість операції та знижуючи ризик післяопераційної інфекції. Швидкий розвиток технології 3D-друку відкриває нові можливості для застосування титану в ортопедії, потенційно спровокувавши промислову революцію в титановому секторі.
Майбутній погляд
Металевий титан і титановий сплав можуть мати певні обмеження у своїх механічних і біологічних властивостях, коли вони використовуються як накладні кістки, але безперервний прогрес науково-технічних інновацій допомагає поступово подолати ці вузькі місця. Наприклад, технологія покриття наноматеріалів може значно покращити властивості поверхні та біосумісність матеріалів, надаючи кращі рішення для клінічного використання.
Застосування титану в галузі ортопедії стало важливим напрямком розвитку медицини, і титанова промисловість повинна скористатися цією історичною можливістю, збільшити зусилля з досліджень і розробок, а також оптимізувати якість і ефективність продукції. Допомагаючи соціальному здоров’ю та полегшуючи біль пацієнтів, це також може сприяти розвитку самої галузі та досягати подвійного покращення соціальної цінності та економічної вигоди. З нетерпінням чекаючи майбутнього, титан, безсумнівно, сяятиме ще яскравіше в галузі ортопедії та сприятиме більшому збереженню здоров’я людини.
