মানব হাড়ের ইমপ্লান্টে ASTM F136 টাইটানিয়াম রড GR5 (Ti-6Al-4V ELI) ব্যবহারের কারণ

মানব হাড়ের ইমপ্লান্টে ASTM F136 টাইটানিয়াম রড GR5 (Ti-6Al-4V ELI) ব্যবহারের কারণ

বাওজি ডংইন্ট মেটাল মেটেরিয়ালস কোং, লিমিটেড শানসি প্রদেশের বাওজিতে অবস্থিত, যা "চায়না টাইটানিয়াম ভ্যালি" নামে পরিচিত। স্থানীয় সম্পূর্ণ টাইটানিয়াম শিল্প চেইনের সুবিধা কাজে লাগিয়ে, কোম্পানিটি উচ্চ-মানের টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালয় উপকরণের গবেষণা, উৎপাদন এবং সরবরাহের উপর মনোযোগ দেয়। এর মূল পণ্য হল ASTM F136 Gr5 (Ti-6Al-4V ELI) মেডিকেল টাইটানিয়াম রড, যা দেশি ও বিদেশি মেডিকেল ডিভাইস নির্মাতাদের জন্য স্থিতিশীল এবং মানসম্মত মেডিকেল টাইটানিয়াম কাঁচামাল সমাধান প্রদান করে।

ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রড হল Ti-6Al-4V ELI টাইটানিয়াম খাদ দিয়ে তৈরি অস্ত্রোপচার ইমপ্লান্টের নির্দিষ্ট মান, যা চীনের TC4-ELI-এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এতে অতি-নিম্ন অন্তর্বর্তী উপাদান (অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, কার্বন, লোহা) রয়েছে এবং এটি হাড়ের ফিক্সেশন প্লেট, স্ক্রু, ইন্ট্রামেডুলারি পেরেক, কৃত্রিম জয়েন্ট এবং হাড়ের স্ক্যাফোল্ডের জন্য সবচেয়ে প্রচলিত ধাতব ইমপ্লান্ট উপাদান। সাধারণ GR5, খাঁটি টাইটানিয়াম, কোবাল্ট-ক্রোমিয়াম খাদ এবং স্টেইনলেস স্টিলের তুলনায়, এগুলির ব্যাপক সুবিধা রয়েছে।

পার্থক্য: সাধারণ GR5 টাইটানিয়াম রড মান ASTM B348 অনুসরণ করে; মেডিকেল টাইটানিয়াম রড অবশ্যই ASTM F136 GR5 হতে হবে, অন্তর্বর্তী অমেধ্য কঠোরভাবে হ্রাস করা হয়, যা মানব দেহের জন্য উপযুক্ত।

ইলাস্টিক মডুলাস স্টেইনলেস স্টিল এবং কোবাল্ট-ক্রোমিয়াম অ্যালয়ের তুলনায় অনেক কম

TC4-ELI-এর ইলাস্টিক মডুলাস প্রায় 110 GPa; মানুষের কর্টিকাল হাড় প্রায় 10-30 GPa; 316L স্টেইনলেস স্টিল ≈ 200 GPa, কোবাল্ট-ক্রোমিয়াম ≈ 230 GPa।

মডুলাস যত কম হবে, স্ট্রেস শিল্ডিং প্রভাব তত কম হবে:

অত্যধিক কঠোরতা সম্পন্ন ইমপ্লান্ট বেশিরভাগ ভার বহন করবে, এবং হাড় বলের উদ্দীপনা পাবে না, ফলে হাড়ের রিসোর্পশন, হাড়ের অ্যাট্রোফি এবং ইমপ্লান্টের শিথিলতা দেখা দেবে। ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রডের মডুলাস হাড়ের কাছাকাছি, যা স্ট্রেস শিল্ডিং উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে।

পর্যাপ্ত শক্তি, দৃঢ়তা এবং ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা

হাড়ের ইমপ্লান্টগুলিকে অবশ্যই মানুষের ক্রিয়াকলাপের বারবার চক্রীয় ভার (হাঁটা, চলাফেরা) সহ্য করতে হবে, উচ্চ প্রসার্য এবং ফলন শক্তি, ভাল ফ্র্যাকচার দৃঢ়তা, চমৎকার ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা থাকতে হবে এবং দীর্ঘমেয়াদী বল-বহনকারী স্ক্রু এবং ফিক্সেশন প্লেট ভেঙে যাওয়ার সম্ভাবনা কম থাকতে হবে।

ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রডগুলির দৃঢ়তা আরও উন্নত হয়েছে এবং ভঙ্গুর ফ্র্যাকচারের ঝুঁকি হ্রাস পেয়েছে, বিশেষত ট্রমা অর্থোপেডিক্সের জন্য উপযুক্ত।

2. চমৎকার জৈব-সামঞ্জস্যতা

টাইটানিয়াম পৃষ্ঠ স্বতঃস্ফূর্তভাবে একটি ঘন নিষ্ক্রিয় TiO₂ অক্সাইড ফিল্ম গঠন করে: ক্ষয়-প্রতিরোধী, মানবদেহের তরল (ক্লোরাইড আয়ন, প্রোটিন) খুব কমই ক্ষয় বা দ্রবীভূত করে, খুব কম ধাতব আয়ন নির্গত হয় এবং খুব কমই প্রদাহ, প্রত্যাখ্যান বা অ্যালার্জি সৃষ্টি করে।

এটি অস্থি-সংযোজন (osseointegration) অর্জন করতে পারে: হাড় সরাসরি টাইটানিয়াম খাদের পৃষ্ঠে বৃদ্ধি পেতে পারে, হাড় এবং ইমপ্লান্টের মধ্যে দৃঢ় সংযোগ অর্জন করে, যা স্টেইনলেস স্টিল অর্জন করতে পারে না।

দ্রষ্টব্য: যদিও খাদে অ্যালুমিনিয়াম এবং ভ্যানাডিয়াম উপস্থিত থাকে, ঘন অক্সাইড ফিল্ম সেগুলিকে বাধা দেয় এবং স্বাভাবিক ইমপ্লান্টেশনের অধীনে নির্গত পরিমাণ অত্যন্ত কম; ELI অমেধ্য নিয়ন্ত্রণ করে ঝুঁকি আরও হ্রাস করে।

৩. ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রড মানের গুরুত্ব, কেন সাধারণ GR5 ব্যবহার করা হয় না

সাধারণ GR5 টাইটানিয়াম রডে (ASTM B348) অক্সিজেন উপাদানের একটি ঊর্ধ্বসীমা থাকে;

ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রড O, N, C, Fe অন্তর্বর্তী উপাদান হ্রাস করতে বাধ্য করে:

অতিরিক্ত অক্সিজেন খাদটিকে ভঙ্গুর করে তুলবে এবং দৃঢ়তা কমিয়ে দেবে, এবং বল প্রয়োগে রোপণের পরে, এটি মাইক্রো-ক্র্যাক এবং ফ্র্যাকচারের প্রবণ হবে;

কঠোর রচনা, অমেধ্য এবং ত্রুটি সনাক্তকরণের প্রয়োজনীয়তা, অভ্যন্তরীণ ছিদ্র এবং অন্তর্ভুক্তি দূর করে, ইমপ্লান্টের সুরক্ষা নিশ্চিত করে।

মেডিকেল ইমপ্লান্টের আইনি ও ক্লিনিকাল প্রয়োজনীয়তা অবশ্যই ASTM F136 মেনে চলতে হবে, এবং শিল্পোদ্দেশ্যে ব্যবহৃত TC4 রড উপকরণ সরাসরি ব্যবহার করে ইমপ্লান্ট প্রক্রিয়াজাত করা যাবে না।

৪. প্রক্রিয়াকরণ এবং ক্লিনিকাল সামঞ্জস্য

এটি জাল করা যায়, রোল করা যায়, সহজেই রড, প্লেট, স্ক্রু এবং ফিক্সেশন প্লেটে তৈরি করা যায়; এটি হাড়ের বহু-ছিদ্র প্রস্থেসিসের জন্য ৩ডি প্রিন্টও করা যেতে পারে।

এটি অ্যানোডিক অক্সিডেশন, পৃষ্ঠ পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যেতে পারে, যা হাড়ের অভ্যন্তরীণ বৃদ্ধিকে আরও উন্নীত করে;

এটি অ-চৌম্বকীয়, এমআরআই পরীক্ষার সময় উত্তপ্ত হয় না, স্থানচ্যুত হয় না, এবং অস্ত্রোপচার-পরবর্তী পুনঃপরীক্ষা সীমাবদ্ধ নয়; স্টেইনলেস স্টিলের ইমপ্লান্ট এমআরআইতে হস্তক্ষেপ করবে।

৫. অন্যান্য ইমপ্লান্ট উপকরণের ত্রুটিগুলির তুলনা (কেন এটি নির্বাচিত হয়েছিল তা বোঝা)

৩১৬এল স্টেইনলেস স্টিল: সস্তা, কিন্তু এর মডুলাস খুব বেশি, গুরুতর স্ট্রেস শিল্ডিং, ধাতব আয়ন নির্গত করবে, এমআরআইতে হস্তক্ষেপ করবে এবং এখন ধীরে ধীরে টাইটানিয়াম দ্বারা প্রতিস্থাপিত হচ্ছে;

কোবাল্ট-ক্রোমিয়াম খাদ: অত্যন্ত উচ্চ শক্তি, কিন্তু উচ্চতর মডুলাস এবং বেশি ওজন সহ। এটি বেশিরভাগ জয়েন্ট বল হেডের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং ট্রমা বোন প্লেট স্ক্রুগুলির জন্য উপযুক্ত নয়;

বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম (Gr2 ASTM F67 টাইটানিয়াম রড): সর্বোত্তম জৈব-সামঞ্জস্যতা রয়েছে, তবে শক্তি তুলনামূলকভাবে কম। এটি শুধুমাত্র ছোট ইমপ্লান্টের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এবং ভারী হাড়ের ভার সহ্য করতে পারে না;

ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রড: শক্তি, দৃঢ়তা, নিম্ন মডুলাস, হাড়ের সংযুক্তি এবং ক্ষয় প্রতিরোধের ভারসাম্য বজায় রাখে। এটির সামগ্রিক ভারসাম্য সর্বোত্তম এবং তাই এটি ওজন বহনকারী অর্থোপেডিক প্রয়োগের জন্য পছন্দের টাইটানিয়াম খাদ হয়ে ওঠে।

ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রডের সীমাবদ্ধতা (উদ্দেশ্যমূলক পরিপূরক)

মডুলাস এখনও মানুষের হাড়ের চেয়ে বেশি, এবং এটি কেবল চাপ কমাতে পারে তবে সম্পূর্ণরূপে স্ট্রেস শিল্ডিং দূর করতে পারে না; 3D প্রিন্টেড ছিদ্রযুক্ত কাঠামোটি সমতুল্য মডুলাস আরও কমানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে;

সংকর ধাতুতে অ্যালুমিনিয়াম এবং ভ্যানাডিয়াম রয়েছে এবং চরম ঘর্ষণের অধীনে এটি অতি ক্ষুদ্র পরিমাণে নির্গত হবে, এবং শরীরের মধ্যে দীর্ঘমেয়াদী সামগ্রিক নিরাপত্তা কয়েক দশক ধরে ক্লিনিক্যালি নির্ভরযোগ্য বলে যাচাই করা হয়েছে;

কঠোরতা খুব বেশি নয়, এবং ঘর্ষণ ও পরিধানের কার্যকারিতা দুর্বল, তাই এটি জয়েন্টের ঘর্ষণ পৃষ্ঠের জন্য অনুপযুক্ত। জয়েন্টের ঘর্ষণ পৃষ্ঠগুলি বেশিরভাগ ক্ষেত্রে কোবাল্ট-ক্রোমিয়াম বা সিরামিক দিয়ে তৈরি।

এক বাক্যে সারসংক্ষেপ

ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রড অতি-নিম্ন ফাঁক (গ্যাপ) এর উপর নির্ভর করে উচ্চ দৃঢ়তা (টাফনেস) প্রদান করে, মাঝারি মডুলাস যা স্ট্রেস শিল্ডিং হ্রাস করে, চমৎকার জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং হাড়ের সাথে সংযুক্ত হওয়ার (অসিওইন্টিগ্রেশন) ক্ষমতা, এমআরআই সামঞ্জস্যতা, এবং যান্ত্রিক ও জৈবিক বৈশিষ্ট্যের একটি সুষম সমন্বয়। এটি মানুষের ওজন বহনকারী হাড় মেরামতের জন্য পছন্দের টাইটানিয়াম খাদ। শিল্পমানের GR5 টাইটানিয়াম রডে ASTM F136 GR5 টাইটানিয়াম রডের মতো অমেধ্য নিয়ন্ত্রণ থাকে না এবং এটি সরাসরি ইমপ্লান্টেশনের জন্য ব্যবহার করা কঠোরভাবে নিষিদ্ধ।