İnsan kemik implantlarında ASTM F136 titanyum çubukları GR5 (Ti-6Al-4V ELI) kullanmanın nedenleri

Inson suyak implantlarida ASTM F136 titanium tayoqchalari GR5 (Ti-6Al-4V ELI) ishlatishning sabablari

Baoji Dongint Metal Materials Co., Ltd. Baoji, Shaanxi vilayetinde, "Çin Titanyum Vadisi" olarak bilinen bölgede kök salmıştır. Yerel tam titanyum endüstriyel zincir avantajlarından yararlanan şirket, yüksek kaliteli titanyum ve titanyum alaşımlı malzemelerin araştırılması, üretimi ve tedarikine odaklanmaktadır. Ana ürünü ASTM F136 Gr5 (Ti-6Al-4V ELI) tıbbi titanyum çubuklardır ve yerli ve yabancı tıbbi cihaz üreticilerine istikrarlı ve uyumlu tıbbi titanyum hammadde çözümleri sunmaktadır.

ASTM F136 GR5 titanium tayoqchalari Ti-6Al-4V ELI titanium qotishmasidan tayyorlangan jarrohlik implantlari uchun maxsus standart bo'lib, Xitoyning TC4-ELI ga mos keladi. Ular juda past interstitsial elementlarga (kislorod, azot, uglerod, temir) ega va suyak fiksatsiya plastinalari, vintlar, intramedullar mixlar, sun'iy bo'g'imlar va suyak skeletlari uchun eng keng tarqalgan metall implant materiallaridir. Oddiy GR5, sof titanium, kobalt-xrom qotishmalari va zanglamaydigan po'latga nisbatan, ular keng qamrovli afzalliklarga ega.

Farqlar: Oddiy GR5 titanium tayoqchalari ASTM B348 standartiga mos keladi; tibbiy titanium tayoqchalari ASTM F136 GR5 bo'lishi kerak, interstitsial aralashmalar qat'iy kamaytirilgan, inson tanasi uchun mos.

Elastik modulu paslanmayan poladdan və kobalt-xrom ərintilərindən çox aşağıdır

TC4-ELI-nin elastik modulu təxminən 110 GPa-dır; insan kortikal sümüyü təxminən 10-30 GPa-dır; 316L paslanmayan polad ≈ 200 GPa, kobalt-xrom ≈ 230 GPa.

Modul nə qədər aşağı olarsa, stress qoruyucu təsiri də o qədər az olar:

Həddindən artıq sərtliyə malik implantlar yükün çox hissəsini daşıyacaq və sümük qüvvə stimulyasiyası almayacaq, nəticədə sümük rezorbsiyası, sümük atrofiyası və implantın boşalması baş verəcək. ASTM F136 GR5 titan çubuqların modulu sümüyə daha yaxındır və stress qoruyucu təsirini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

Kifayət qədər möhkəmlik, elastiklik və yorğunluq müqaviməti

Kemik implantları, tekrarlanan insan aktivitesi döngüsel yüklerine (yürüme, hareket) dayanmalıdır; yüksek çekme ve akma mukavemeti, iyi kırılma tokluğu, mükemmel yorulma direnci gerektirir ve uzun süreli yük taşıyan vidalar ile sabitleme plakalarının kırılma olasılığı daha düşüktür.

ASTM F136 GR5 titanyum çubuklar, tokluğu daha da artırmış ve kırılgan kırılma risklerini azaltmıştır, özellikle travma ortopedisi için uygundur.

2. Mükemmel biyouyumluluk

Titan yüzeyi kendiliğinden yoğun, inert bir TiO₂ oksit filmi oluşturur: korozyona dayanıklıdır, insan vücut sıvıları (klorür iyonları, proteinler) onu neredeyse aşındıramaz veya çözemez, çok az metal iyonu salınır ve nadiren iltihaplanma, reddetme veya alerjiye neden olur.

Osseointegrasyon sağlayabilir: kemikler doğrudan titanyum alaşım yüzeyinde büyüyebilir, kemik ile implant arasında paslanmaz çeliğin sağlayamadığı sağlam bir bağlantı elde edilir.

Not: Alaşımda alüminyum ve vanadyum bulunmasına rağmen, yoğun oksit filmi bunları bloke eder ve normal implantasyon altında salınım miktarı son derece düşüktür; ELI, safsızlıkları kontrol ederek riskleri daha da azaltır.

3. ASTM F136 GR5 titanyum çubuk standardının önemi, neden sıradan GR5 kullanılmıyor

Sıradan GR5 titanyum çubukların (ASTM B348) oksijen içeriği için bir üst sınırı vardır;

ASTM F136 GR5 titanyum çubukları, O, N, C, Fe arayer elementlerinin azaltılmasını zorunlu kılar:

Artiq kislorod qotishmani mo'rt qiladi va mustahkamlikni pasaytiradi, shuningdek, kuch ostida implantatsiya qilinganidan so'ng, mikro-yoriqlar va sinishlarga moyil bo'ladi;

Ciddi tərkib, çirk və qüsur aşkarlama tələbləri, daxili məsamələri və daxilolmaları aradan qaldıraraq implantın təhlükəsizliyini təmin edir.

Tıbbi implant yasal ve klinik gereksinimleri ASTM F136 standardına uygun olmalıdır ve endüstriyel TC4 çubuk malzemeleri doğrudan implant işlemek için kullanılamaz.

4. Işleme ve klinik uyumluluk

Dövülebilir, haddelenebilir, kolayca çubuk, plaka, vida ve tespit plakaları haline getirilebilir; ayrıca kemik çok delikli protezler için 3D baskı ile üretilebilir.

Anodik oksidasyon, yüzey modifikasyonu uygulanabilir, böylece kemik içe büyümesi daha da teşvik edilir;

Manyetik değildir, MR incelemesi sırasında ısınmaz, kaymaz ve ameliyat sonrası kontrol kısıtlaması yoktur; paslanmaz çelik implantlar MR'ı etkiler.

5. Diğer implant malzemelerinin eksikliklerinin karşılaştırılması (neden seçildiğinin anlaşılması)

316L paslanmaz çelik: ucuzdur, ancak çok yüksek elastikiyet modülüne sahiptir, ciddi stres kalkanı etkisi yapar, metal iyonları salar, MR'ı etkiler ve artık giderek titanyum ile değiştirilmektedir;

Kobalt-krom alaşımı: Son derece yüksek mukavemet, ancak daha yüksek modül ve daha fazla ağırlık. Çoğunlukla eklem başları için kullanılır ve travma kemik plaka vidaları için uygun değildir;

Saf titan (Gr2 ASTM F67 titan çubuğu): En iyi biyouyumluluğa sahiptir, ancak mukavemeti nispeten düşüktür. Yalnızca küçük implantlar için kullanılabilir ve ağır kemik yüküne dayanamaz;

ASTM F136 GR5 titan çubuğu: Mukavemet, tokluk, düşük elastikiyet modülü, kemik entegrasyonu ve korozyon direncini dengeler. En iyi genel dengeye sahiptir ve bu nedenle yük taşıyan ortopedik uygulamalar için tercih edilen titan alaşımı haline gelir.

ASTM F136 GR5 titan çubuğunun sınırlamaları (objektif ekleme)

Modülüs hâlâ insan kemiğinden daha yüksektir ve stresi yalnızca azaltabilir, ancak stres korumasını tamamen ortadan kaldıramaz; 3D baskılı gözenekli yapı, eşdeğer modülüsü daha da azaltmak için tasarlanmıştır;

Alaşım alüminyum ve vanadyum içerir ve aşırı aşınma altında eser miktarda salınım yapabilir; vücut içindeki genel uzun vadeli güvenliği, onlarca yıldır klinik olarak güvenilir olduğu doğrulanmıştır;

Sertlik çok yüksek değildir ve sürtünme ve aşınma performansı zayıftır, bu da onu eklem sürtünme yüzeyleri için uygunsuz kılar. Eklem sürtünme yüzeyleri çoğunlukla kobalt-krom veya seramikten yapılır.

Tek cümleyle özet

ASTM F136 GR5 titan çubuq, ultra aşağı boşluq sayəsində yüksək möhkəmlik, stress qorunmasını azaltmaq üçün orta modul, əla korroziya müqaviməti və sümük inteqrasiya qabiliyyəti, MRT uyğunluğu, həmçinin mexaniki və bioloji xassələrin balanslaşdırılmış kombinasiyasını təmin edir. Bu, insanın yükdaşıyan sümüklərinin bərpası üçün üstünlük verilən titan ərintisidir. Sənaye GR5 titan çubuqları ASTM F136 GR5 titan çubuqları kimi çirklərin nəzarətinə malik deyildir və birbaşa implantasiya üçün istifadəsi qəti qadağandır.