मानव अस्थि प्रत्यारोपण में ASTM F136 टाइटेनियम रॉड GR5 (Ti-6Al-4V ELI) का उपयोग करने के कारण

मानव अस्थि प्रत्यारोपण में ASTM F136 टाइटेनियम रॉड GR5 (Ti-6Al-4V ELI) का उपयोग करने के कारण

बाओजी डोंगइंट मेटल मैटेरियल्स कंपनी लिमिटेड, शानक्सी प्रांत के बाओजी में स्थित है, जिसे "चीन टाइटेनियम घाटी" के नाम से जाना जाता है। कंपनी स्थानीय संपूर्ण टाइटेनियम औद्योगिक श्रृंखला के लाभों का उपयोग करते हुए, उच्च-स्तरीय टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्रियों के अनुसंधान, उत्पादन और आपूर्ति पर केंद्रित है। इसका मुख्य उत्पाद ASTM F136 Gr5 (Ti-6Al-4V ELI) मेडिकल टाइटेनियम रॉड है, जो घरेलू और विदेशी चिकित्सा उपकरण निर्माताओं के लिए स्थिर और अनुरूप मेडिकल टाइटेनियम कच्चे माल के समाधान प्रदान करता है।

ASTM F136 GR5 टाइटेनियम रॉड्स Ti-6Al-4V ELI टाइटेनियम मिश्र धातु से बने शल्य चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए विशिष्ट मानक हैं, जो चीन के TC4-ELI के अनुरूप हैं। इनमें अति-निम्न अंतरालीय तत्व (ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन, लोहा) होते हैं, और ये अस्थि निर्धारण प्लेटों, स्क्रू, इंट्रामेडुलरी नाखून, कृत्रिम जोड़ों और अस्थि मचान के लिए सबसे मुख्यधारा धातु प्रत्यारोपण सामग्री हैं। सामान्य GR5, शुद्ध टाइटेनियम, कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातुओं और स्टेनलेस स्टील की तुलना में, इनके व्यापक लाभ हैं।

अंतर: सामान्य GR5 टाइटेनियम रॉड्स मानक ASTM B348 का पालन करते हैं; चिकित्सा टाइटेनियम रॉड्स ASTM F136 GR5 होनी चाहिए, जिसमें अंतरालीय अशुद्धियों की सख्त कमी होती है, जो मानव शरीर के लिए उपयुक्त है।

लोचदार मापांक स्टेनलेस स्टील और कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातुओं की तुलना में बहुत कम है

TC4-ELI का लोचदार मापांक लगभग 110 GPa है; मानव कॉर्टिकल हड्डी लगभग 10-30 GPa है; 316L स्टेनलेस स्टील ≈ 200 GPa, कोबाल्ट-क्रोमियम ≈ 230 GPa।

मापांक जितना कम होगा, तनाव परिरक्षण प्रभाव उतना ही छोटा होगा:

बहुत अधिक कठोरता वाले प्रत्यारोपण अधिकांश भार वहन करेंगे, और हड्डी को बल की उत्तेजना नहीं मिलेगी, जिसके परिणामस्वरूप हड्डी का अवशोषण, हड्डी का शोष और प्रत्यारोपण का ढीला होना होगा। ASTM F136 GR5 टाइटेनियम छड़ों का मापांक हड्डी के करीब होता है, जो तनाव परिरक्षण को काफी कम करता है।

पर्याप्त शक्ति, कठोरता और थकान प्रतिरोध

हड्डी प्रत्यारोपणों को मानव गतिविधि के बार-बार होने वाले चक्रीय भार (चलना, गति) को सहन करना चाहिए, जिसमें उच्च तन्यता और पराभव शक्ति, अच्छी भंगुरता कठोरता, उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध हो, और लंबे समय तक बल-वहन करने वाले स्क्रू और फिक्सेशन प्लेटों के टूटने की संभावना कम हो।

ASTM F136 GR5 टाइटेनियम छड़ों ने कठोरता में और सुधार किया है और भंगुर फ्रैक्चर के जोखिम को कम किया है, जो विशेष रूप से आघात आर्थोपेडिक्स के लिए उपयुक्त हैं।

2. उत्कृष्ट जैव-संगतता

टाइटेनियम की सतह पर स्वतः ही एक सघन निष्क्रिय TiO₂ ऑक्साइड फिल्म बन जाती है: संक्षारण-प्रतिरोधी, मानव शरीर के तरल पदार्थ (क्लोराइड आयन, प्रोटीन) शायद ही इसे संक्षारित या विघटित कर पाते हैं, बहुत कम धातु आयन निकलते हैं, और शायद ही सूजन, अस्वीकृति या एलर्जी उत्पन्न होती है।

यह अस्थि-संयोजन (ऑसियोइंटीग्रेशन) प्राप्त कर सकता है: हड्डियाँ सीधे टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर विकसित हो सकती हैं, जिससे हड्डी और प्रत्यारोपण के बीच मजबूत संबंध बनता है, जो स्टेनलेस स्टील प्राप्त नहीं कर सकता।

नोट: यद्यपि मिश्र धातु में एल्यूमीनियम और वैनेडियम मौजूद हैं, सघन ऑक्साइड फिल्म उन्हें रोकती है, और सामान्य प्रत्यारोपण में निकलने की मात्रा अत्यंत कम होती है; ELI अशुद्धियों को नियंत्रित करके जोखिमों को और कम करता है।

3. ASTM F136 GR5 टाइटेनियम रॉड मानक का महत्व, सामान्य GR5 का उपयोग क्यों नहीं करें

सामान्य GR5 टाइटेनियम रॉड्स (ASTM B348) में ऑक्सीजन सामग्री की ऊपरी सीमा होती है;

ASTM F136 GR5 टाइटेनियम रॉड्स O, N, C, Fe अंतरालीय तत्वों को कम करने के लिए बाध्य करती हैं:

अत्यधिक ऑक्सीजन मिश्र धातु को भंगुर बना देगा और कठोरता कम कर देगा, और बल के तहत प्रत्यारोपण के बाद, यह सूक्ष्म दरारें और फ्रैक्चर के लिए प्रवण होता है;

सख्त संरचना, अशुद्धता और दोष का पता लगाने की आवश्यकताएं, आंतरिक छिद्रों और समावेशन को समाप्त करना, प्रत्यारोपण की सुरक्षा सुनिश्चित करना।

चिकित्सा प्रत्यारोपण के कानूनी और नैदानिक आवश्यकताओं को ASTM F136 का पालन करना चाहिए, और औद्योगिक TC4 रॉड सामग्री का सीधे प्रत्यारोपण प्रसंस्करण के लिए उपयोग नहीं किया जा सकता।

4. प्रसंस्करण और नैदानिक अनुकूलता

इसे गढ़ा जा सकता है, रोल किया जा सकता है, आसानी से छड़, प्लेट, स्क्रू और फिक्सेशन प्लेट में बनाया जा सकता है; इसे हड्डी के बहु-छिद्र कृत्रिम अंगों के लिए 3D प्रिंट भी किया जा सकता है।

यह एनोडिक ऑक्सीकरण, सतह संशोधन से गुजर सकता है, जिससे हड्डी के अंदर वृद्धि को और बढ़ावा मिलता है;

यह गैर-चुंबकीय है, MRI जांच के दौरान गर्म नहीं होता, स्थानांतरित नहीं होता, और पोस्ट-ऑपरेटिव पुनः जांच पर कोई प्रतिबंध नहीं है; स्टेनलेस स्टील प्रत्यारोपण MRI में हस्तक्षेप करेंगे।

5. अन्य प्रत्यारोपण सामग्रियों की कमियों की तुलना (यह समझना कि इसे क्यों चुना गया)

316L स्टेनलेस स्टील: सस्ता, लेकिन इसका मापांक बहुत अधिक है, गंभीर तनाव परिरक्षण, धातु आयन छोड़ेगा, MRI में हस्तक्षेप करेगा, और अब धीरे-धीरे टाइटेनियम द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है;

कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु: अत्यधिक उच्च शक्ति, लेकिन उच्च मापांक और अधिक वजन के साथ। यह ज्यादातर संयुक्त गेंद सिरों के लिए उपयोग किया जाता है और आघात हड्डी प्लेट स्क्रू के लिए उपयुक्त नहीं है;

शुद्ध टाइटेनियम (Gr2 ASTM F67 टाइटेनियम रॉड): इसमें सबसे अच्छी जैव-अनुकूलता होती है, लेकिन ताकत अपेक्षाकृत कम होती है। इसका उपयोग केवल छोटे प्रत्यारोपणों के लिए किया जा सकता है और यह भारी हड्डी के भार को सहन नहीं कर सकता;

ASTM F136 GR5 टाइटेनियम रॉड: ताकत, कठोरता, कम मापांक, हड्डी एकीकरण और संक्षारण प्रतिरोध को संतुलित करता है। इसमें समग्र संतुलन सबसे अच्छा होता है और इस प्रकार यह भार-वहन करने वाले आर्थोपेडिक अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा टाइटेनियम मिश्र धातु बन जाता है।

ASTM F136 GR5 टाइटेनियम रॉड की सीमाएँ (वस्तुनिष्ठ पूरक)

मापांक अभी भी मानव हड्डी की तुलना में अधिक है, और यह केवल तनाव को कम कर सकता है लेकिन तनाव परिरक्षण को पूरी तरह से समाप्त नहीं कर सकता; समतुल्य मापांक को और कम करने के लिए 3D मुद्रित छिद्रपूर्ण संरचना डिज़ाइन की गई है;

मिश्र धातु में एल्यूमीनियम और वैनेडियम होते हैं, और अत्यधिक घिसाव के तहत यह सूक्ष्म मात्रा में छोड़ेगा, और शरीर में समग्र दीर्घकालिक सुरक्षा चिकित्सकीय रूप से कई दशकों तक विश्वसनीय सत्यापित की गई है;

कठोरता बहुत अधिक नहीं है, और घर्षण और घिसाव प्रदर्शन खराब है, जो इसे जोड़ की घर्षण सतहों के लिए अनुपयुक्त बनाता है। जोड़ की घर्षण सतहें अधिकतर कोबाल्ट-क्रोमियम या सिरेमिक से बनी होती हैं।

एक वाक्य में सारांश

ASTM F136 GR5 टाइटेनियम रॉड अति-निम्न अंतराल के कारण उच्च कठोरता, तनाव परिरक्षण को कम करने के लिए मध्यम मापांक, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध और अस्थि एकीकरण क्षमता, MRI अनुकूलता, तथा यांत्रिक और जैविक गुणों का संतुलित संयोजन प्रदान करता है। यह मानव भार-वहन करने वाली अस्थियों की मरम्मत के लिए पसंदीदा टाइटेनियम मिश्र धातु है। औद्योगिक GR5 टाइटेनियम रॉड में ASTM F136 GR5 टाइटेनियम रॉड जैसा अशुद्धियों का नियंत्रण नहीं होता है और इसे सीधे प्रत्यारोपण के लिए उपयोग करना सख्त वर्जित है।