ایمپلنت تیتانیوم ایمپلنت های استوانه ای، مخروطی و صفحه ای

الکساندر مودستوف تکنسین دندان - استاد، نمایش دهنده Dentaurum و Esprident، آلمان

در حال حاضر، تیتانیوم جایگاه شایسته خود را در بین مواد مدرن به دست آورده است.

این ماده تاریخچه جالبی دارد که اکتشافات بسیاری را به همراه داشت که مدیون موفقیت فعلی خود است که در مدت زمان بسیار کوتاهی به دست آمده است. امروزه، تیتانیوم با موفقیت در صنایع خودروسازی و هواپیماسازی، در فضاپیماها و کشتی سازی، هر جا که نیاز به حفاظت در برابر خوردگی موثر باشد و البته در پزشکی استفاده می شود.

با رشد واکنش های آلرژیک به فلزات مختلف و آلیاژهای فلزی مورد استفاده در پزشکی و دندانپزشکی، تیتانیوم به عنوان یک جایگزین تعیین کننده در نظر گرفته می شود.

به دلیل زیست سازگاری قابل توجه و پایداری باورنکردنی تیتانیوم، این فلز توجه ارتوپدی ها را به خود جلب کرده است. امروزه پروتزهای مفصل ران و زانو، سوزن‌ها و پیچ‌های مختلف از تیتانیوم ساخته می‌شوند. همچنین کیس های ضربان ساز قلب و سمعک نیز از تیتانیوم ساخته شده اند.

زیست سازگاری بالا به دلیل توانایی تیتانیوم برای تشکیل یک لایه اکسید محافظ روی سطح خود در کسری از ثانیه است. به همین دلیل خوردگی نمی کند و یون های فلزی آزاد نمی دهد که می توانند باعث ایجاد فرآیندهای پاتولوژیک در اطراف ایمپلنت یا پروتز شوند. امروزه تیتانیوم این فرصت را به ما می دهد که فقط از یک فلز در حفره دهان استفاده کنیم. ما تقریباً هر طرحی را می توانیم بسازیم. هیچ واکنش الکتروشیمیایی بین قسمت های مختلف پروتز وجود ندارد و بافت های اطراف پروتز عاری از یون های فلزی باقی می مانند.

اینله ها و روکش ها، روکش ها و بریج های ریخته گری و روکش شده، پروتزهای قلاب دار و پایه های ریخته گری برای پروتزهای متحرک کامل، پروتزهای ترکیبی و پروتز روی ایمپلنت ها (از جمله خود ایمپلنت ها) - این طیف کاربردهای تیتانیوم است که حتی خوشبین ترین افراد نیز رویای آن را نداشتند. .

تأثیر تیتانیوم بر دندانپزشکی مدرن به قدری جامع است که حتی همکاران شکاک نیز به درستی به ویژگی های آن ادای احترام می کنند و از نزدیک پیشرفت آن را به ویژه در ایمپلنتولوژی مدرن دنبال می کنند. بنابراین امروز این مقاله را به مسائل ریخته گری تیتانیوم و فرآوری آن در لابراتوار دندانپزشکی اختصاص می دهیم.

برنج. یکی

برنج. 2

برنج. 3

برنج. چهار

برنج. 5

برنج. 6

برنج. 7

برنج. هشت

برنج. 9

برنج. ده

برنج. یازده

در پزشکی، اولین آزمایشات در مورد استفاده از تیتانیوم در دهه 40 با کاشت سیلندرهای تیتانیوم در بافت نرم حیوانات آغاز شد که بدون واکنش بدن انجام شد.

در دندانپزشکی، استفاده از تیتانیوم با استفاده از این فلز در کار تحقیقاتی خود توسط پروفسور Brenemark در سال 1956 آغاز شد.

در حالی که تیتانیوم خود را در ایمپلنتولوژی دندان نشان می داد، تمایل به استفاده از این فلز در پروتزهای فردی نیز به موازات افزایش یافت.

اولین آزمایش های ریخته گری تیتانیوم در زمینه دندانپزشکی توسط دکتر واترسترات در سال 1977 انجام شد.

تبدیل حرارتی فرم تیتانیوم برای مصارف دندانپزشکی از سال 1981 با استفاده از دستگاه ریخته گری برای ریخته گری تیتانیوم از شرکت ژاپنی Ohara امکان پذیر شد.

روش‌های کار سرد تیتانیوم، مانند فرز - ساخت ایمپلنت یا فرز کردن چارچوب‌های تاج یا پل با استفاده از فناوری‌های به اصطلاح CAD / CAM، هیچ مشکل خاصی را به دنبال ندارد. مشکلاتی در به اصطلاح تغییر شکل داغ فلز وجود دارد، یعنی. در ریخته گری ما علاقه مند به این فرآیند هستیم، اولاً به دلیل هزینه نه چندان بالای آن در رابطه با فناوری های CAD / CAM که هنوز در حال توسعه هستند و ثانیاً به عنوان تنها روش ساخت فریم های پروتز قلاب امروزه.

ریخته گری تیتانیوم

همانطور که به واکنش پذیری بالای تیتانیوم اشاره کردیم، نقطه ذوب بالا مورد نیاز است، چگالی کم نیاز به ماشین ریخته گری ویژه و مواد سرمایه گذاری دارد. در حال حاضر سه سیستم در بازار وجود دارد که بهترین سیستم برای ریخته گری تیتانیوم در نظر گرفته می شوند. اینها سیستم Rematitan از Dentaurum (آلمان)، سیستم Biotan از Schutzdental (آلمان) و سیستم از شرکت ژاپنی Morita هستند. امروز به طور مفصل با سیستم ریخته گری Rematitan آشنا می شویم. اولاً، زیرا از نظر ما این بهترین سیستمی است که به شما امکان می دهد به ریخته گری با کیفیت بسیار بالا و پایدار برسید و ثانیاً ما در حال حاضر 4.5 سال تجربه داریم.

منظور از سیستم ریخته گری تیتانیوم چیست؟

اول از همه، این ریخته گری Rematitan-Autocast یا Autocast-Universal است.

ماشین‌های ریخته‌گری خودکار بر اساس اصل ذوب تیتانیوم در فضای محافظ آرگون روی بوته مسی با استفاده از قوس ولتایی هستند، درست مانند اسفنج تیتانیوم که در صنعت برای بدست آوردن تیتانیوم خالص آلیاژ می‌شود. ریختن فلز به داخل کووت با کمک خلاء در محفظه ریخته گری و افزایش فشار آرگون در محفظه ذوب - در هنگام واژگونی بوته اتفاق می افتد.

ظاهر و اصل نحوه کار نصب در شکل 1 نشان داده شده است. 1 و 2.

در ابتدای فرآیند، هر دو محفظه ذوب (در بالا) و اتاق های ریخته گری (در پایین) با آرگون شسته می شوند، سپس مخلوطی از هوا و آرگون از هر دو محفظه تخلیه می شود و پس از آن محفظه ذوب با آرگون پر می شود. و خلاء در ریخته گری تشکیل می شود. قوس ولتایی روشن می شود و فرآیند ذوب تیتانیوم آغاز می شود. پس از گذشت زمان معینی، بوته ذوب به شدت واژگون می شود و فلز در خلاء به شکل مکیده می شود، وزن خود و افزایش فشار آرگون در این نقطه نیز به حرکت آن کمک می کند. این اصل امکان به دست آوردن ریخته گری های خوب و متراکم از تیتانیوم خالص را فراهم می کند.

جزء بعدی سیستم ریخته گری مواد سرمایه گذاری است.

از آنجایی که واکنش‌پذیری تیتانیوم در حالت مذاب بسیار زیاد است، نیاز به مواد سرمایه‌گذاری ویژه‌ای دارد که بر پایه اکسیدهای آلومینیوم و منیزیم ساخته می‌شوند که به نوبه خود امکان کاهش لایه واکنش تیتانیوم را به حداقل ممکن می‌سازد. Dentaurum چندین جرم از این قبیل را ارائه می دهد، به عنوان مثال Rematitan Plus - توده سرمایه گذاری برای ریخته گری پروتزهای قلاب، جرم سرمایه گذاری Rematitan Ultra و Trinell برای ریخته گری تاج ها و پل ها (شکل 3، 4). به عنوان مثال Trinell نسل جدیدی از مواد سرمایه گذاری برای تیتانیوم است. اولین سرمایه گذاری با سرعت بالا در جهان برای تیتانیوم، که باعث صرفه جویی در زمان زیادی می شود و سطح فلزی بسیار تمیزی را عملاً بدون لایه واکنش می دهد.

تیتانیوم - فلز ریخته گری

Tritan 1 and Rematitan M. حداقل خلوص شیمیایی 99.5 درصد. تریتان 1 تیتانیوم درجه 1 است، مناسب برای انواع کار، محتوای اکسیژن بسیار کم در فلز. Rematitan M - از نظر استحکام به تیتانیوم درجه 4 تعلق دارد، استحکام کششی و الاستیسیته به طور قابل توجهی افزایش یافته است، استفاده از آن را در پروتزهای قلاب دار و برای کارهای پل با طول زیاد امکان پذیر می کند.

هنگام کار با تیتانیوم چه چیزهایی باید بدانید؟

ویژگی های شبیه سازی

فریم ساخته شده برای روکش سرامیکی باید شکل آناتومیک کمتری از دندان داشته باشد. حمایت داخلی سرامیک توسط قاب بسیار مهم است، علاوه بر این، برای تبادل حرارت مطلوب بین سرامیک و فلز در هنگام پخت، وجود دنده های خنک کننده (شکل 5) یا گلدسته لازم است. در پل های با طول زیاد، وجود گلدسته نیز برای تقویت چارچوب ضروری است. ضخامت درپوش ها باید حداقل 0.4-0.5 میلی متر باشد. فریم های پروتزهای قلاب نیز نسبت به فریم های ساخته شده از آلیاژهای کروم-کبالت تا حدودی ضخیم تر هستند.

سنجاق کردن

سنجاق مناسب (نصب اسپروها و ایجاد سیستم دروازه) و همچنین محل صحیح در گودال نقش بسزایی دارد و کاملاً طبق قوانین پیشنهادی سازنده تأسیسات ریخته گری انجام می شود. Dentaurum الزامات زیر را برای سیستم ریخته گری Rematitan ارائه می دهد. برای تاج ها و پل ها، فقط از یک مخروط ریخته گری ویژه استفاده کنید که به شما امکان می دهد فلز را به طور بهینه به جسم ریخته گری هدایت کنید. ارتفاع کانال اسپرو ورودی از مخروط تا پرتو تغذیه 10 میلی متر با قطر 4-5 میلی متر است. قطر پرتو تغذیه 4 میلی متر است.

کانال های اسپروی زیر آب به جسم ریخته گری با قطر 3 میلی متر و ارتفاع بیش از 3 میلی متر. بسیار مهم: کانال های زیر آب نباید در مقابل کانال دروازه ورودی قرار گیرند (شکل 6 و 7)، در غیر این صورت احتمال منافذ گاز بسیار زیاد است. همه اتصالات باید بسیار صاف و بدون گوشه های تیز و غیره باشند. برای به حداقل رساندن تلاطمی که در هنگام ریختن فلز رخ می دهد که منجر به تشکیل منافذ گاز می شود. سیستم اسپرو برای پروتزهای قلاب دار و مخصوصاً پایه های ریخته گری برای پروتزهای کامل نیز با سیستم های اسپروی که ما برای ریخته گری پروتزهای کلاسپ از آلیاژهای کروم- کبالت استفاده می کنیم متفاوت است.

در هر سه تاسیسات ریخته گری که در بالا ذکر شد، اصل دو محفظه ای، تیتانیوم در یک محفظه ذوب در محیط آرگون، روی بوته مسی با استفاده از قوس ولتایی ذوب می شود و با استفاده از خلاء یا فشار آرگون به داخل قالب رانده می شود. متمایز از روش هدایت فلز و سیستم سنجاق است که بر تعداد خطاها در هنگام ریخته گری تأثیر می گذارد.

لایه آلفا

از طریق واکنش و انتشار عناصر گازی و جامد (اکسیژن، کربن، سیلیکون و غیره) از اتمسفر محفظه ذوب و توده سرمایه گذاری، منطقه واکنش و سطح تیتانیوم سخت تری تشکیل می شود. این تغییر در سختی به موادی که مواد سرمایه گذاری از آنها ساخته شده و واکنش های حاصل از آن با تیتانیوم مایع بستگی دارد.

لایه سطحی یا لایه آلفا به قدری شکننده و آلوده است که در هنگام پیش تصفیه تیتانیوم مخصوصاً برای روکش سرامیکی باید کاملاً برداشته شود.

تغییر در ساختار کریستالی

برای کاربردهای دندانی، انتقال تیتانیوم در دمای 882.5 درجه سانتیگراد از یک حالت کریستالی به حالت کریستالی دیگر اهمیت زیادی دارد. تیتانیوم در این دما از تیتانیوم آلفا با یک شبکه کریستالی شش ضلعی به تیتانیوم Wetta با یک مکعب عبور می کند. آنچه مستلزم آن است نه تنها تغییر در پارامترهای فیزیکی آن، بلکه افزایش 17 درصدی در حجم آن است.

به همین دلیل استفاده از سرامیک های مخصوص که دمای پخت آن باید زیر 880 درجه سانتی گراد باشد نیز ضروری است.

لایه غیرفعال

تیتانیوم تمایل بسیار زیادی در دمای اتاق با اکسیژن اتمسفر دارد تا فوراً یک لایه اکسید محافظ نازک تشکیل دهد که در آینده آن را از خوردگی محافظت می کند و باعث تحمل خوب تیتانیوم توسط بدن می شود.

لایه غیرفعال توانایی بازسازی خود را دارد.

این لایه در مراحل مختلف کار با تیتانیوم باید تضمین شود.

پس از سندبلاست، قبل از تمیز کردن با بخار چارچوب، لازم است حداقل 5 دقیقه چارچوب را ترک کنید. منفعل شود یک پروتز تازه پولیش شده باید حداقل 10-15 دقیقه غیرفعال شود، در غیر این صورت هیچ تضمینی برای براق شدن کار تمام شده وجود ندارد.

الزامات پردازش با توجه به مواد

خواص فیزیکی، فازهای اکسیداسیون و تغییرات شبکه کریستالی باید در هنگام پردازش تیتانیوم در نظر گرفته شود.

ماشینکاری مناسب فقط با برش های مخصوص تیتانیوم با یک برش متقاطع خاص با موفقیت انجام می شود (شکل 10). کاهش زاویه سطح کار که باعث می شود تا به طور مطلوب فلز نسبتاً نرم را حذف کنید و در عین حال ابزار را خنک کنید. ماشینکاری تیتانیوم باید بدون فشار قوی روی ابزار انجام شود.

با ابزار اشتباه یا فشار قوی، گرمای بیش از حد موضعی فلز ممکن است، همراه با تشکیل شدید اکسید و تغییر در شبکه کریستالی. از نظر ظاهری، روی جسم پردازش شده، تغییر رنگ ایجاد می شود و سطح کمی زبر می شود. در این مکان ها چسبندگی لازم به سرامیک ها وجود نخواهد داشت (احتمال ترک و تراشه)، اگر این قسمت ها روکش دار نباشند، پردازش و پرداخت بیشتر نیز الزامات را برآورده نمی کند.

برش تیتانیوم باید جدا از سایر ابزارها نگهداری شود. آنها باید به طور منظم با جت بخار و برس های فایبرگلاس تمیز شوند تا باقی مانده تیتانیوم از بین بروند.

استفاده از دیسک‌ها و سنگ‌های مختلف کربوراندوم یا سرهای الماسی در فرآوری تیتانیوم، سطح تیتانیوم را به شدت آلوده می‌کند که متعاقباً منجر به ایجاد شکاف و بریدگی در سرامیک‌ها می‌شود. بنابراین استفاده از ابزارهای فوق فقط برای فرآوری به عنوان مثال فریم های پروتز قلابی مناسب است و استفاده از سرهای الماسی باید کاملاً منتفی شود. سنگ زنی و پرداخت بیشتر نواحی در معرض تیتانیوم تنها با استفاده از لاستیک های ساینده و خمیرهای پرداخت مناسب برای تیتانیوم امکان پذیر است. بسیاری از شرکت‌های فعال در تولید ابزارهای دوار در حال حاضر طیف کافی از فرز و لاستیک‌های آسیاب تیتانیوم را تولید می‌کنند.

به عنوان مثال، در کار روزانه خود از ابزارهای پردازش Dentaurum استفاده می کنم (شکل 11).

پارامترهای ماشینکاری مناسب برای تیتانیوم:

– سرعت چرخش هندپیس پایین – حداکثر 15000 دور در دقیقه

- فشار کم ابزار

- پردازش دوره ای

- ماشینکاری قاب فقط در یک جهت.

– از گوشه های تیز و همپوشانی فلزی خودداری کنید.

– هنگام سنباده زدن و پرداخت فقط از لاستیک های ساینده و خمیرهای پولیش مناسب استفاده کنید.

– تمیز کردن دوره ای کاترها با جت بخار و برس فایبرگلاس.

سندبلاست تیتانیوم

سندبلاست قبل از اعمال لایه پیوند برای پوشش سرامیکی و همچنین برای روکش با مواد کامپوزیت باید با شرایط زیر مطابقت داشته باشد:

- اکسید آلومینیوم خالص و فقط یکبار مصرف.

- حداکثر اندازه دانه شن 150 میکرومتر، بهینه 110-125 میکرومتر.

– حداکثر فشار از مداد 2 بار.

– جهت جریان ماسه در زوایای قائم به سطح.

پس از پردازش، لازم است جسم پردازش شده را به مدت 5-10 دقیقه ترک کنید. غیر فعال شده و سپس سطح را با بخار تمیز کنید.

شلیک اکسید یا روش های مشابه در هنگام کار با تیتانیوم کاملاً منتفی است. استفاده از اسیدها یا اچینگ نیز کاملاً منتفی است.

در قسمت دوم مقاله ما که در یکی از شماره های بعدی منتشر خواهد شد، به جنبه های تیتانیوم - روکش های سرامیکی، روکش های با مواد کامپوزیت، امکان ساخت قلاب و پروتزهای قلاب ترکیبی از تیتانیوم خواهیم پرداخت.

اطلاعات مهم:

تیتانیوم یک آلیاژ نیست - یک عنصر شیمیایی خالص، یک فلز است.

· عدد ترتیبی در سیستم تناوبی 22;

تیتانیوم این توانایی را دارد که برای مدت طولانی در بدن بی اثر بماند.

· تیتانیوم خالص در پروتزهای مصنوعی در چهار درجه (از T1 تا T4) استفاده می شود.

سختی بسته به درجه بندی از 140 تا 250 واحد

KTR 9.6 x 10 (-6) K (-1);

روکش های سرامیکی به سرامیک های خاصی نیاز دارند.

· نقطه ذوب 1 668 درجه سانتی گراد، واکنش پذیری بالا.

استفاده از ماشین های ریخته گری ویژه و مواد سرمایه گذاری؛

چگالی 4.51 گرم / سانتی متر 3;

تقریباً چهار برابر چگالی کمتر و در نتیجه وزن نسبت به طلا، باعث راحتی بیشتر بیماران در هنگام استفاده از دندان مصنوعی می شود.

آلیاژهای کبالت کروم

آلیاژهای Co-Cr برای اولین بار در دهه 1930 در دندانپزشکی مورد استفاده قرار گرفتند و از آن زمان با موفقیت جایگزین آلیاژهای حاوی طلا نوع IV در ساخت فریم ورک های پروتز پارسیل شدند، در درجه اول به دلیل هزینه نسبتا پایین آنها، که عامل مهمی در ساخت چنین ریخته گری های بزرگ.

ترکیب

آلیاژ حاوی کبالت (55 - 65٪) و کروم (تا 30٪) است. سایر عناصر آلیاژی اصلی عبارتند از مولیبدن (4-5%) و کمتر معمول تیتانیوم (5%) (جدول 3.3.6). کبالت و کروم یک محلول جامد با محتوای کروم تا 30٪ تشکیل می دهند که حد حلالیت کروم در کبالت است. کروم اضافی فاز ترد دوم را تشکیل می دهد.

به طور کلی، هرچه محتوای کروم بیشتر باشد، آلیاژ در برابر خوردگی مقاومت بیشتری دارد. بنابراین، تولید کنندگان سعی می کنند مقدار کروم را به حداکثر برسانند و از تشکیل فاز ترد دوم جلوگیری کنند. مولیبدن برای تشکیل یک ساختار ریزدانه از مواد با ایجاد مراکز کریستالیزاسیون بیشتر در طول فرآیند انجماد معرفی می شود. این مزیت اضافی دارد که مولیبدن همراه با آهن باعث تقویت قابل توجه محلول جامد می شود. با این حال، دانه ها بسیار بزرگ هستند، اگرچه به دلیل ساختار دندریتی درشت آلیاژ، تعیین مرزهای آنها بسیار دشوار است.

کربن، که فقط در مقادیر کم وجود دارد، جزء بسیار مهم آلیاژ است، زیرا تغییرات جزئی در محتوای کمی آن می تواند به طور قابل توجهی استحکام، سختی و شکل پذیری آلیاژ را تغییر دهد. کربن می تواند با هر عنصر آلیاژی دیگری ترکیب شود و کاربیدها را تشکیل دهد. یک لایه نازک از کاربیدها در ساختار می تواند استحکام و سختی آلیاژ را تا حد زیادی افزایش دهد. با این حال، کاربید بیش از حد می تواند منجر به شکنندگی بیش از حد آلیاژ شود. این مسئله برای تکنسین دندانپزشکی ایجاد می کند که باید اطمینان حاصل کند که آلیاژ کربن بیش از حد را در طول ذوب و ریخته گری جذب نمی کند. توزیع کاربیدها همچنین به دمای ریخته گری و درجه خنک شدن بستگی دارد، زیرا تک بلورهای کاربید در امتداد مرز دانه بهتر از لایه پیوسته آنها در اطراف دانه است.

خواص

برای تکنسین دندان، کار با این آلیاژها نسبت به آلیاژهای دارای طلا دشوارتر است، زیرا قبل از ریخته گری باید تا دمای بسیار بالا گرم شوند. دمای ریخته گری این آلیاژها در محدوده 1500-1550 درجه سانتیگراد است و انقباض ریخته گری مرتبط تقریباً 2٪ است.

این مشکل تا حد زیادی با ظهور تجهیزات ریخته گری القایی و مواد قالب گیری نسوز مبتنی بر فسفات حل شده است.

دقت ریخته گری در چنین دماهای بالایی آسیب می بیند که استفاده از این آلیاژها را به طور عمده برای ساخت پروتزهای پارسیل محدود می کند.

صیقل دادن این آلیاژها با ابزارهای مکانیکی معمولی به دلیل سختی بالا دشوار است. برای سطوح داخلی پروتزها که مستقیماً در مجاورت بافت های حفره دهان هستند از روش پولیش الکترولیتی استفاده می شود تا از کیفیت تناسب پروتز کاسته نشود، بلکه سطوح خارجی باید به صورت مکانیکی پولیش شوند. مزیت این روش این است که یک سطح تمیز و تمیز دوام بیشتری دارد، که یک مزیت قابل توجه برای پروتزهای متحرک است.

فقدان شکل‌پذیری، که توسط آخال‌های کربن تشدید می‌شود، یک مشکل خاص است، و به ویژه به این دلیل که این آلیاژها در طول ریخته‌گری مستعد تخلخل هستند. در صورت ترکیب، این کاستی ها می تواند منجر به شکستن گیره های دندان مصنوعی متحرک شود.

با این حال، چندین ویژگی از این آلیاژها وجود دارد که آنها را برای فریم ورک های پروتز جزئی ایده آل می کند. مدول الاستیسیته آلیاژ Co-Cr معمولاً 250 گیگا پاسکال است، در حالی که برای آلیاژهایی که قبلاً بحث شد، این رقم در محدوده 70-100 گیگا پاسکال است. چنین مدول الاستیسیته بالایی این مزیت را دارد که پروتز و به خصوص بازوهای گیره را می توان با سطح مقطع نازک تری ساخت و در عین حال استحکام لازم را حفظ کرد.

ترکیب چنین مدول الاستیسیته بالایی با چگالی تقریباً نصف آلیاژهای دارای طلا، وزن قطعات ریخته گری را تا حد زیادی سبک می کند. این بدون شک یک مزیت بزرگ برای راحتی بیمار است. افزودن کروم آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی را فراهم می کند که در بسیاری از ایمپلنت ها از جمله مفاصل ران و زانو استفاده می شود. بنابراین می توان با اطمینان بیان کرد که این آلیاژها دارای درجه بالایی از زیست سازگاری هستند.

برخی از آلیاژها همچنین حاوی نیکل هستند که توسط سازندگان هنگام ساخت آلیاژ برای افزایش چقرمگی و کاهش سختی به آن اضافه می شود. با این حال، نیکل یک آلرژن شناخته شده است و استفاده از آن می تواند باعث واکنش های آلرژیک در مخاط دهان شود.

آلیاژهای تیتانیوم

علاقه به تیتانیوم از نظر استفاده از آن در ساخت پروتزهای متحرک و غیر متحرک همزمان با معرفی تیتانیوم ظاهر شد.

ایمپلنت دندان Vyh. تیتانیوم دارای تعدادی خواص منحصر به فرد از جمله استحکام بالا در چگالی کم و زیست سازگاری است. علاوه بر این، فرض بر این بود که اگر فلزی غیر از تیتانیوم برای ساخت روکش‌ها و پل‌های مبتنی بر ایمپلنت‌های تیتانیوم استفاده شود، این می‌تواند منجر به اثر گالوانیکی شود.

کشف عنصر تیتانیوم با نام کشیش ویلیام گرگور در سال 1790 مرتبط است، اما اولین نمونه تیتانیوم خالص تنها در سال 1910 به دست آمد. تیتانیوم خالص از سنگ معدن تیتانیوم (مثلا روتیل) در حضور کربن یا کلر به دست می آید. TiCl4 به دست آمده در نتیجه حرارت دادن توسط سدیم مذاب کاهش می یابد تا یک اسفنج تیتانیوم تشکیل شود، که سپس در خلاء یا در آرگون ذوب می شود تا یک بیلت فلزی (شمش) به دست آید.

ترکیب

از دیدگاه بالینی، دو شکل تیتانیوم بیشترین توجه را دارند. این یک شکل فنی خالص از تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم - 6٪ آلومینیوم - 4٪ وانادیم است.

تیتانیوم خالص تجاری

تیتانیوم- فلزی مستعد دگرگونی های آلوتروپیک یا چند شکلی، با ساختار بسته بندی شده شش ضلعی (a) در دماهای پایین و ساختار bcc (P) در دماهای بالاتر از 882 درجه سانتیگراد. تیتانیوم خالص در واقع آلیاژی از تیتانیوم با اکسیژن (تا 0.5٪) است. اکسیژن در محلول است، بنابراین فلز تنها فاز کریستالی است. عناصری مانند اکسیژن، نیتروژن و کربن در ساختار بسته شش ضلعی نزدیک فاز α بیشتر از ساختار مکعبی فاز 3 حل می شوند. این عناصر محلول های جامد میانی را با تیتانیوم تشکیل می دهند و به تثبیت فاز α کمک می کنند. عناصری مانند مولیبدن، نیوبیم و وانادیم به عنوان تثبیت کننده P عمل می کنند.

آلیاژ تیتانیوم - 6٪ آلومینیوم - 4٪ وانادیم

هنگامی که آلومینیوم و وانادیم به مقدار کم به تیتانیوم اضافه می شود، استحکام آلیاژ بیشتر از تیتانیوم خالص تیتانیوم می شود. اعتقاد بر این است که آلومینیوم یک تثبیت کننده a است و وانادیوم به عنوان یک تثبیت کننده B عمل می کند. هنگامی که آنها به تیتانیوم اضافه می شوند، دمایی که در آن انتقال rx-P رخ می دهد کاهش می یابد تا هر دو شکل بتوانند در دمای اتاق وجود داشته باشند. بنابراین Ti - 6% Al - 4% V دارای ساختار دو فازی a- و 3-دانه است.

خواص

تیتانیوم خالص فلزی سفید و براق است که چگالی کم، استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی دارد. انعطاف پذیر است و یک عنصر آلیاژی برای بسیاری از فلزات دیگر است. آلیاژهای تیتانیوم به دلیل استحکام کششی بالا (-500 مگاپاسکال) و توانایی مقاومت در برابر دماهای بالا، به طور گسترده در صنعت هوانوردی و در زمینه نظامی استفاده می شوند. مدول الاستیک تیتانیوم خالص tech.h.T برابر با PO GPa است، یعنی. نصف مدول الاستیسیته فولاد ضد زنگ و آلیاژ کبالت کروم.

خواص کششی تیتانیوم خالص Tex.4.Ti تا حد زیادی به محتوای اکسیژن بستگی دارد، و اگرچه استحکام کششی، شاخص تغییر شکل دائمی و سختی با افزایش غلظت اکسیژن افزایش می‌یابد، اما همه اینها به قیمت کاهش شکل‌پذیری بدن به همراه می‌آید. فلز.

با آلیاژسازی تیتانیوم با آلومینیوم و وانادیوم، می توان طیف وسیعی از خواص مکانیکی آلیاژ را به دست آورد که از خواص تیتانیوم خالص تجاری با درجه خلوص فنی فراتر می رود. چنین آلیاژهای تیتانیوم مخلوطی از فازهای a و P هستند که در آن ها فاز oc نسبتا نرم و انعطاف‌پذیر است و فاز P سخت‌تر و سخت‌تر است، اگرچه دارای خاصیت انعطاف‌پذیری است. بنابراین، با تغییر نسبت‌های نسبی فازها، می‌توان طیف وسیعی از خواص مکانیکی را به دست آورد.

برای آلیاژ Ti - 6% Al -4% V، استحکام کششی بالاتری (1030- مگاپاسکال) نسبت به تیتانیوم خالص حاصل می شود که دامنه آلیاژ را گسترش می دهد، از جمله زمانی که در معرض بارهای زیاد قرار می گیرد، به عنوان مثال، در ساخت پروتز پارسیل .

یکی از ویژگی های مهم آلیاژهای تیتانیوم استحکام خستگی آنها است. هم آلیاژ تیتانیوم خالص T1 و هم آلیاژ Ti - 6% Al - 4% V دارای حد خستگی مشخص با منحنی S - N (تنش - تعداد چرخه ها) هستند که پس از 10 تا 10 چرخه تنش متناوب یکسان می شود. که مقدار آن 40-50% کمتر از استحکام کششی تنظیم شده است. بنابراین، آن ها h. Ti نباید در مواردی که استحکام خستگی بالاتر از 175 مگاپاسکال مورد نیاز است استفاده شود. در مقابل، برای آلیاژ Ti - 6% Al - 4% V، این رقم تقریبا 450 مگاپاسکال است.

همانطور که می دانید خوردگی فلز عامل اصلی تخریب پروتز و همچنین بروز واکنش های آلرژیک در بیماران تحت تاثیر اجزای سمی آزاد شده می باشد. تیتانیوم دقیقاً به دلیل اینکه یکی از مقاوم ترین فلزات در برابر خوردگی است به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. این ویژگی ها را می توان به طور کامل به آلیاژهای آن نسبت داد. تیتانیوم بسیار واکنش پذیر است، که در این مورد قدرت آن است، زیرا اکسید تشکیل شده روی سطح (TiO2) بسیار پایدار است و اثر غیرفعال کننده روی بقیه فلز دارد. مقاومت بالای تیتانیوم در برابر خوردگی در زمینه کاربرد بیولوژیکی به خوبی مطالعه شده و توسط بسیاری از مطالعات تایید شده است.

ریخته گری آلیاژهای تیتانیوم یک مشکل جدی تکنولوژیکی است. تیتانیوم نقطه ذوب بالایی دارد (~1670 درجه سانتیگراد) که جبران انقباض ریخته گری در طول خنک شدن را دشوار می کند. به دلیل واکنش پذیری بالای فلز، ریخته گری باید در خلاء یا در فضای بی اثر انجام شود که نیاز به استفاده از تجهیزات ویژه دارد. مشکل دیگر این است که مذاب تمایل به واکنش با قالب مواد قالب گیری نسوز دارد و یک لایه رسوبی روی سطح ریخته گری تشکیل می دهد که تناسب پروتز را کاهش می دهد. هنگام ساخت پروتزهای تحت حمایت ایمپلنت (فوق سازه)، باید تلرانس بسیار محکمی برای به دست آوردن تناسب مناسب با ایمپلنت حفظ شود. در غیر این صورت، احتباس ایمپلنت در استخوان ممکن است مختل شود. در ریخته گری تیتانیوم، تخلخل داخلی نیز اغلب مشاهده می شود. بنابراین برای ساخت پروتزهای تیتانیومی از فناوری های دیگری مانند فناوری های CAD/CAM در ترکیب با نورد و فرسایش جرقه ای استفاده می شود.

برخی از خواص آلیاژهای فلز پایه که در بالا مورد بحث قرار گرفت در جدول 3.3.7 ارائه شده است.

نتیجه گیری

امروزه آلیاژهای مختلفی در دندانپزشکی استفاده می شود. دندانپزشک برای انتخاب منطقی از بین انواع آلیاژهای پرطلا یا دیگر انواع آلیاژهای موجود، بیش از هر زمان دیگری نیاز به آگاهی از ماهیت آلیاژها، خواص فیزیکی و مکانیکی آنها دارد.

هزینه آلیاژ بخش قابل توجهی از هزینه پروتز است. با این حال، آلیاژهای ارزان قیمت معمولاً به هزینه های اضافی برای ساخت پروتز نیاز دارند و در نهایت هزینه کمتر آلیاژ اغلب با افزایش هزینه ساخت پروتز جبران می شود. همچنین مهم است که توجه داشته باشید که محتوای بالای طلا در آلیاژ امکان بزرگی را برای ساخت یک پروتز با کیفیت بالا باز می کند.

اهمیت بالینی

دندانپزشک، نه تکنسین دندان، تنها مسئول انتخاب مواد برای ساخت پروتز است.

مبانی علم مواد دندانی
ریچارد ون نورت

480 روبل. | 150 UAH | 7.5 دلار "، MOUSEOFF، FGCOLOR، "#FFFFCC"،BGCOLOR، "#393939");" onMouseOut="return nd();"> پایان نامه - 480 روبل، حمل و نقل 10 دقیقه 24 ساعت شبانه روز، هفت روز هفته و تعطیلات

240 روبل. | 75 UAH | 3.75 دلار "، MOUSEOFF، FGCOLOR، "#FFFFCC"،BGCOLOR، "#393939");" onMouseOut="return nd();"> چکیده - 240 روبل، تحویل 1-3 ساعت، از 10-19 (به وقت مسکو)، به جز یکشنبه

موشیف ایلیا اوریویچ. استفاده از آلیاژهای تیتانیوم در کلینیک دندانپزشکی ارتوپدی و ایمپلنتولوژی (مطالعه بالینی تجربی): پایان نامه ... دکترای علوم پزشکی: 14.00.21 / Musheev Ilya Ureevich; [محل دفاع: GOU "موسسه مطالعات پیشرفته آژانس پزشکی و بیولوژیکی فدرال"] - مسکو، 2008. - 216 ص: بیمار.

مقدمه

فصل 1 بررسی ادبیات

1.1. آلیاژهای فلزی مورد استفاده در ساخت دندان مصنوعی 12

1.2. استفاده از ایمپلنت در توانبخشی ارتوپدی بیماران دارای نقص در دندان 25

1.3. تیتانیوم و آلیاژهای آن: خواص و کاربردها 31

1.4. واکنش های سمی-شیمیایی و آلرژیک بالینی هنگام استفاده از آلیاژهای دندانی 41

1.5. تئوری فرآیندهای خوردگی 53

فصل 2. مواد و روش تحقیق

2.1. روشهای مطالعه ترکیب، ساختار و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آلیاژهای دندانی 75

2.2.1. بررسی خواص مکانیکی با نانو دندانه 75

2.1.2. مطالعات تریبولوژیکی مقاومت به سایش آلیاژها 77

2.1.3. روش های مقایسه تیتانیوم ریخته گری و آسیاب شده 79

2.1.4. روش بررسی ترکیب، ساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژ پس از ذوب مجدد 80

2.2. روشهای بررسی پارامترهای الکتروشیمیایی آلیاژهای دندانی 83

2.2.1. اندازه گیری پتانسیل های الکترود پایه آلیاژهای دندانی 83

2.2.2. عملیات حرارتی آلیاژهای دندانی در مطالعات الکتروشیمیایی 85

2.2.3. اندازه گیری EMF و چگالی جریان جفت تماس آلیاژهای دندانی 86

2.2.4. بررسی اثر لایه برداری مجدد سطح آلیاژ دندان 87

2.2.5. بررسی تاثیر ویژگی های محیط خورنده و بار بر روی پتانسیل های الکتریکی آلیاژ 87

2.2.6. برآورد میزان خوردگی در شرایط ساکن بر اساس نتایج اندازه گیری جریان های جفت تماس 91

2.3. روش های بررسی پاسخ سلول های بنیادی مزانشیمی انسان به آلیاژهای دندانی 92

2.4. خصوصیات مواد بالینی و روشهای تحقیق بالینی 96

2.5. پردازش آماری نتایج تحقیق 97

فصل 3. نتایج تحقیقات خود

3.1. بررسی تطبیقی ​​خواص ساختاری، مکانیکی و تریبولوژیکی آلیاژهای دندانی98

3.1.1. ارزیابی مقایسه ای خواص مکانیکی آلیاژهای دندانی 98

3.1.2. بررسی مقایسه ای مقاومت به سایش آلیاژهای دندانی 103

3.1.3. بررسی تطبیقی ​​ساختار و خواص تیتانیوم آسیاب شده و ریخته گری 114

3.1.4. تاثیر چرخه حرارتی و ذوب مجدد بر ساختار آلیاژی ... ۱۲۰

3.2. مقایسه خصوصیات الکتروشیمیایی آلیاژهای دندانی در شرایط مختلف عملکرد پروتزها 131

3.2.1. سینتیک ایجاد پتانسیل الکتریکی ساکن آلیاژهای دندانی 131

3.2.2. مشخصات الکتروشیمیایی آلیاژها پس از عملیات حرارتی در طی رسوب پوشش های سرامیکی 141

3.2.3. تأثیر pH، دما و هوادهی یک محیط خورنده بر رفتار الکتروشیمیایی آلیاژهای دندانی 146

3.2.4. تأثیر بار دینامیکی چرخه ای بر رفتار خوردگی آلیاژ تیتانیوم 166

3.3. برهمکنش الکتروشیمیایی آلیاژهای دندانی با ایمپلنت دندانی 181

3.3.1. مشخصات الکتروشیمیایی جفت های تماس "تیتانیوم ایمپلنت-قاب پروتز" 181

3.3.1.1. اندازه گیری EMF و جریان جفت تماس 181

3.3.1.2. اندازه‌گیری تکانه‌های پتانسیل و جریان‌های تماس در حین تجدید سطح عناصر جفت‌های تماس و مطالعه سینتیک بازفعال شدن سطح تجدید شده هنگام استفاده از ایمپلنت‌های تیتانیوم 183

3.3.2. مشخصات الکتروشیمیایی جفت های تماس "نیکل-تیتانیوم ایمپلنت-قاب پروتز" 190

3.3.2.1. اندازه گیری EMF و جریان جفت تماس 190

3.3.2.2. اندازه گیری جریان های پالسی در حین تجدید سطح عناصر جفت تماس و مطالعه سینتیک بازیابی مجدد سطح تجدید شده هنگام استفاده از ایمپلنت های نیکل-تیتانیوم 194

3.4. ارزیابی تجربی تکثیر سلول های بنیادی مزانشیمی انسان بر روی آلیاژهای فلزی 206

3.4.1. ارزیابی سمیت سلولی نمونه ها با استفاده از آزمون MTT 206

3.4.2. بررسی تاثیر نمونه های مورد مطالعه بر کارایی تکثیر MSC 207

3.5. ارزیابی بالینی سازه های ارتوپدی روی فریم های فلزی 211

فصل 4. بحث در مورد نتایج تحقیق 222

مراجع 242

معرفی کار

ارتباط تحقیق.در ارتوپدی مدرن

آلیاژهای فلزی به طور گسترده در دندانپزشکی به عنوان فریم های ریخته گری پروتزهای ثابت و متحرک استفاده می شوند. در روسیه، آلیاژهای کبالت کروم و نیکل کروم به عنوان مواد ساختاری فلزی رایج هستند. استفاده از آلیاژهای دارای طلا ناچیز است. آلیاژهای تیتانیوم بیواینرت بسیار کمتر مورد استفاده قرار می گیرند زیرا ریخته گری تیتانیوم به تجهیزات خاصی نیاز دارد. تجربه بالینی و تکنولوژیکی با آلیاژهای تیتانیوم کافی نیست.

در همین حال، خواص زیست سازگاری عالی تیتانیوم، سبکی و استحکام ساختارهای تیتانیوم به خوبی شناخته شده است. می توان چارچوب های تیتانیوم را با سرامیک روکش کرد. تقاضا برای آلیاژهای حاوی تیتانیوم برای پروتزهای دندانی به موازات افزایش میزان استفاده از ایمپلنت‌های دندانی که عمدتاً از تیتانیوم ساخته می‌شوند، در حال افزایش است.

اخیراً علاوه بر ریخته‌گری، آسیاب تیتانیوم بر روی تجهیزات CAD/CAM پس از اسکن مدل و مدل‌سازی مجازی پروتز امکان‌پذیر شده است. اطلاعات کافی در ادبیات عملکرد بالینی فناوری CAD/CAM در مقایسه با ریخته‌گری تیتانیوم وجود ندارد.

عملکرد پروتزهای ساخته شده از آلیاژهای فلزی با
فرآیندهای خوردگی الکتروشیمیایی ممکن، از آنجا که
بزاق دارای خواص الکترولیتی است.
با توجه به تیتانیوم، این فرآیندها کمی مورد مطالعه قرار گرفته اند. مخاطب
تعامل الکتروشیمیایی ایمپلنت تیتانیوم دندان با
سایر آلیاژهای دندانی تجزیه و تحلیل شده در

مطالعات کمی با استفاده از روش های استاندارد. اخیراً فرصت ها و رویکردهای روش شناختی جدیدی در ارزیابی مقاومت ضد خوردگی آلیاژهای فلزی پدیدار شده است.

برای مثال، در مطالعات تریبولوژیکی مقاومت به سایش؛ اندازه گیری پارامترهای الکتروشیمیایی در طول تجدید سطح، هنگام تغییر ویژگی های بزاق مصنوعی، در طول چرخه حرارتی و، به ویژه، بار دینامیکی سازه های فلزی. مطالعه واکنش کشت سلولی انسان به آلیاژهای مختلف دندانی امکان پذیر شد.

آلیاژ تیتانیوم با اثر ترمیم فرم - نیکلید تیتانیوم بسیار مورد توجه است که از آن می توان پروتزها و ایمپلنت های ثابت و متحرک ساخت. خواص آن در ارتباط با اهداف دندانپزشکی ارتوپدی و ایمپلنتولوژی به ویژه در جنبه مقایسه ای کاملاً مشخص نیست. از نقطه نظر الکتروشیمی، هیچ توجیهی برای انتخاب آلیاژهای بهینه برای پروتزهای مبتنی بر ایمپلنت نیکلید تیتانیوم با اثر ترمیم شکل وجود نداشت.

هدف مطالعه:اثبات بالینی و آزمایشگاهی استفاده از آلیاژهای تیتانیوم و فناوری برای پردازش آنها در کلینیک دندانپزشکی ارتوپدی و ایمپلنتولوژی.

اهداف پژوهش:

مقایسه خواص فیزیکی-مکانیکی و تریبولوژیکی (مقاومت به سایش) آلیاژهای دندانی و آلیاژهای تیتانیوم.

ترکیب، ساختار و خواص آلیاژ تیتانیوم را برای آسیاب پروتز CAD/CAM و تیتانیوم ریخته گری و همچنین خواص آلیاژها پس از ذوب مجدد را مقایسه کنید.

برای آشکار کردن تأثیر آلیاژهای دندانی بر ویژگی‌های تکثیری کشت سلول‌های بنیادی مزانشیمی انسان.

مطالعه در شرایط آزمایشگاهی شاخص های مقاومت به خوردگی پروتزهای ریخته گری و فلز سرامیکی با استفاده از آلیاژهای دندانی رایج و آلیاژهای تیتانیوم.

برای ایجاد ویژگی های الکتروشیمیایی استفاده از ایمپلنت های ساخته شده از تیتانیوم و نیکلید تیتانیوم، از جمله در صورت نقض (تجدید) سطح پروتزها و ایمپلنت ها در طول عملیات آنها.

ایجاد تفاوت در رفتار الکتروشیمیایی آلیاژهای دندانی با تغییر تجربی در ویژگی‌های یک محیط الکتروخورنده (pH، درجه هوادهی).

بررسی تاثیر بارگذاری دینامیکی پروتزها و ایمپلنت های تیتانیوم بر پارامترهای الکتروشیمیایی آنها.

یک ارزیابی ذهنی و عینی از ساختارهای مصنوعی ساخته شده از آلیاژهای دندانی مختلف، از جمله آنهایی که روی ایمپلنت‌ها و آنهایی که با استفاده از فناوری CAD/CAM ساخته شده‌اند، در دراز مدت پس از پایان درمان ارتوپدی انجام دهید.

علمی تازگی پژوهش. برای اولین بار

نانو فرورفتگی تحت شرایط تجربی مشابه، خواص مکانیکی اصلی را مورد مطالعه قرار داد: سختی، مدول الاستیسیته، درصد تغییر شکل قابل بازیافت - آلیاژهای دندانی رایج، آلیاژهای تیتانیوم و نیکلید تیتانیوم. در همان زمان، مطالعات تریبولوژیکی آلیاژهای دندانی، از جمله آلیاژهای حاوی تیتانیوم، برای اولین بار انجام شد. مقایسه مقاومت سایشی آنها و ماهیت تخریب آلیاژها با توجه به عکس های میکرو انجام شد.

برای اولین بار، ترکیب، ساختار، ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های تیتانیوم استاندارد برای ریخته‌گری و آسیاب (با استفاده از فناوری CAD/CAM) با استفاده از متالوگرافی، تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس و اندازه‌گیری نانو فرورفتگی مقایسه شد. برای اولین بار، با استفاده از تجزیه و تحلیل محلی پراکنده انرژی و تعیین نیمه کمی ترکیب شیمیایی، متالوگرافی و تجزیه و تحلیل فاز ساختاری اشعه ایکس، اثر ذوب مجدد مکرر یک آلیاژ دندانی بر خواص آن آشکار شد.

برای اولین بار، پتانسیل الکتریکی آلیاژهای تیتانیوم و نیکلید تیتانیوم در دینامیک در مقایسه با آلیاژهای دندانی غیر نجیب و نجیب در بزاق مصنوعی، از جمله پس از چرخه حرارتی آنها با پوشش سرامیکی پروتزها مورد بررسی قرار گرفت. برای اولین بار، تغییر در پتانسیل های الکتریکی آلیاژها با تغییر در پارامترهای (pH، هوادهی) بزاق مصنوعی و با بار دینامیکی سازه های فلزی ایجاد شد.

برای اولین بار، پارامترهای الکتروشیمیایی جفت تماس "قاب پروتز - ایمپلنت نگهدارنده" در مقایسه با استفاده از ایمپلنت‌های نیکل-تیتانیوم و تیتانیوم و آلیاژهای ساختاری پایه برای دندان مصنوعی مورد بررسی قرار گرفت. برای اولین بار، محاسبات تلفات خوردگی در صورت آسیب به سطح ایمپلنت های نیکل-تیتانیوم و تیتانیوم و همچنین فریم های فلزی پروتزهای ثابت روی آنها انجام شد.

برای اولین بار در کشت سلول های بنیادی مزانشیمی انسان، سمیت آلیاژهای دندانی از نظر تکثیر سلولی، چسبندگی و زنده ماندن مورد مطالعه قرار گرفت.

برای اولین بار، مقایسه بالینی تظاهرات خوردگی پروتزهای ساخته شده از آلیاژهای غیر گرانبها، تیتانیوم ریخته گری و آسیاب شده با استفاده از فناوری CAD/CAM انجام شد.

اهمیت عملی مطالعه.

هویت ترکیب، ساختار و ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی اولیه بلنک‌های تیتانیوم تایید شده برای پروتزهای ریخته‌گری و فرز با استفاده از فناوری CAD/CAM مشخص شده است. نقص‌های متالورژیکی خاصی از بلنک‌های تیتانیوم استاندارد نشان داده شد. به عنوان مثال از یک آلیاژ دندانی غیر گرانبها، تأثیر منفی ذوب مجدد مکرر بر ساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی آن با حفظ ترکیب تأیید می شود.

مشخصات فیزیکی و مکانیکی اصلی داده شده است

آلیاژهای دندانی، آلیاژهای تیتانیوم و نیکلید تیتانیوم بر اساس

نتایج تست های نیمکتی یکسان تفاوت های بالینی مهم در درجه و ماهیت سایش آلیاژهای دندانی مورد مطالعه نشان داده شده است. ویژگی مهم نیکلید تیتانیوم برای ایمپلنتولوژی تایید شده است - ارزش بالای بازیابی الاستیک در طول بارگذاری آن.

از نقطه نظر الکتروشیمی، مزایا و معایب آلیاژهای مختلف دندانی (از جمله آلیاژهای حاوی تیتانیوم) در شرایط عملیاتی مختلف نشان داده شده است: در حضور پروتزهای جامد یا فلز-سرامیکی، از جمله پروتزهای مبتنی بر تیتانیوم یا نیکل-تیتانیوم، و در نقض سطح آنها. مصلحت پروتزهای فلزی-سرامیکی با پوشش کامل فریم فلزی برای کاهش خطر ایجاد واکنش های الکتروشیمیایی در حفره دهان و کاهش منابع عملیاتی پروتزها نشان داده شده است.

بی تفاوتی همه آلیاژهای دندانی با توجه به کشت سلولی بافت مزانشیمی انسان و همچنین تفاوت های خاصی در واکنش سلول های بنیادی مزانشیمی نشان داده شد.

آمار کاهش خواص عملکردی و زیبایی پروتزهای مبتنی بر فریم فلزی از آلیاژهای مختلف دندانی و همچنین عوارض سمی و شیمیایی آورده شده است. از نظر بالینی اثربخشی استفاده از پروتزها بر روی فریم های تیتانیوم ریخته گری و آسیاب شده در هنگام جایگزینی عیوب در دندان و هنگام استفاده از ایمپلنت های تیتانیومی اثبات شده است.

مقررات اساسی برای دفاع

1. از نقطه نظر الکتروشیمی و جلوگیری از اثرات سمی و شیمیایی بر بافت‌های حفره دهان، بهینه‌ترین روش برای پروتز روی ایمپلنت‌های تیتانیوم و نیکل تیتانیوم، پروتزهای ثابت با پوشش سرامیکی کامل روی فریم‌های ساخته شده از هر آلیاژ دندانی است. تولید پروتزهای یک تکه بدون پوشش روی ایمپلنت های تیتانیومی توصیه می شود که

استفاده از آلیاژهای حاوی تیتانیوم و طلا و روی ایمپلنت های نیکل تیتانیوم - آلیاژهای نیکل-تیتانیوم یا کروم-کلبالت.

عواملی که باعث کاهش مقاومت به خوردگی آلیاژهای دندانی می شود، تغییر در pH و هوازدگی بزاق، مقاومت کم در برابر سایش و نقض یکپارچگی سطح پروتز در حین کار و همچنین ذوب مجدد آلیاژ می باشد.

بارگذاری عملکردی پروتزها و ایمپلنت های فلزی باعث نوسانات قابل توجهی در پارامترهای الکتروشیمیایی آلیاژهای دندانی می شود که در نتیجه ناپیوستگی لایه های اکسید سطحی است.

ترکیب و خواص آلیاژهای تیتانیوم برای ریخته گری و آسیاب مشابه است. پروتزهای تیتانیوم CAD/CAM دارای مزایای تکنولوژیکی و بالینی هستند.

آلیاژهای رایج دندانی، آلیاژهای تیتانیوم و نیکلید تیتانیوم هیچ اثر سمی بر سلول های بنیادی مزانشیمی انسان ندارند.

به گفته این کلینیک، تظاهرات عینی-شیمیایی سمی و ذهنی هنگام استفاده از آلیاژهای دندانی غیر گرانبها در مقایسه با آلیاژهای حاوی تیتانیوم رایج تر است. وجود ایمپلنت های تیتانیوم به عنوان تکیه گاه برای دندان مصنوعی منجر به تظاهرات بالینی خوردگی تماسی نمی شود، مشروط بر اینکه بهداشت دهان و دندان رعایت شود.

تایید نتایج تحقیق.نتایج مطالعه در کنفرانس همه روسی "آلیاژهای حافظه دار شکل فوق الاستیک در دندانپزشکی"، I کنگره همه روسی "کاشت دندان" (مسکو، 2001) گزارش شد. در اولین کنگره کنفرانس اروپا در

مشکلات ایمپلنتولوژی دندان (لووف، 2002)؛ در هشتم کنفرانس علمی همه روسیه و کنگره هفتم ستاره روسیه (مسکو، 2002). در پنجمین انجمن علمی روسیه "دندانپزشکی - 2003" (مسکو، 2003)؛ در کنفرانس بین المللی "جنبه های مدرن توانبخشی در پزشکی" (ایروان، 2003)؛ در انجمن علمی ششم روسیه "دندانپزشکی 2004"، (مسکو)؛ در کنفرانس بین المللی مواد پزشکی حافظه شکل و فناوری های جدید در پزشکی (تامسک، 2007). در کنفرانس علمی-عملی به مناسبت سی و پنجمین سالگرد تشکیل دانشکده پزشکی مرکزی شماره 119 (مسکو، 2008)؛ در پنجمین کنفرانس علمی و عملی همه روسی "آموزش، علم و عمل در دندانپزشکی" با موضوع "ایمپلنتولوژی در دندانپزشکی" (مسکو، 2008). در جلسه کارکنان بخش دندانپزشکی بالینی و ایمپلنتولوژی موسسه مطالعات پیشرفته آژانس پزشکی و بیولوژیکی فدرال روسیه (مسکو، 2008).

اجرای نتایج تحقیق.نتایج این مطالعه در عمل مرکز بالینی دندانپزشکی آژانس فدرال پزشکی و بیولوژیکی روسیه، موسسه تحقیقات مرکزی دندانپزشکی و جراحی فک و صورت، مرکز ملی پزشکی و جراحی، کلینیک KARAT (Novokuznetsk) معرفی شده است. ، کلینیک CSP-Lux (مسکو)؛ در روند آموزشی گروه دندانپزشکی بالینی و ایمپلنتولوژی موسسه مطالعات پیشرفته آژانس فدرال پزشکی و بیولوژیکی روسیه، گروه دندانپزشکی عمومی با دوره تکنسین های دندانپزشکی دانشگاه پزشکی دولتی مسکو، آزمایشگاه مواد پزشکی MISiS.

حجم و ساختار پایان نامه. این کار در 265 برگ متن تایپ شده ارائه شده است، شامل یک مقدمه، یک مرور ادبیات، سه فصل تحقیق خود، نتیجه‌گیری، توصیه‌های عملی و نمایه ادبیات است. پایان نامه با 78 شکل و 28 جدول به تصویر کشیده شده است. شاخص ادبیات شامل 251 منبع است که 188 منبع داخلی و 63 منبع خارجی است.

آلیاژهای فلزی مورد استفاده در ساخت دندان مصنوعی

تفاوت های اساسی در خواص شیمیایی و فیزیکی بین این دو گروه وجود دارد. در فرآیند کار دندانپزشکی باید این تفاوت ها را در نظر گرفت. تیتانیوم خالص یک موقعیت دوگانه را اشغال می کند. از نظر شيميايي و از نظر فرآوري دنداني، متعلق به آلياژهاي فلزات پايه داراي خواص مكانيكي است كه بيشتر مشخصه آلياژهاي فلزات نجيب است.

ترکیب آلیاژهای حاوی طلا شامل طلا (39-98٪)، پلاتین (تا 29٪)، پالادیوم (تا 33٪)، نقره (تا 32٪)، مس (تا 13٪) و یک مقدار عناصر آلیاژی ترکیب آلیاژهای پالادیوم شامل (35-86%) پالادیوم، تا 40% نقره، تا 14% مس، تا 8% ایندیم و غیره است. آلیاژهای حاوی نقره حاوی 36-60% نقره، 20-40% پالادیوم هستند. ، تا 18 درصد مس و غیره

ترکیب آلیاژهای غیر گرانبها، به ویژه کبالت کروم، شامل 33-75٪ کبالت، 20-32٪ کروم، تا 10٪ مولیبدن و سایر مواد افزودنی است. آلیاژهای نیکل کروم حاوی 58-82٪ نیکل، 12-27٪ کروم، تا 16٪ مولیبدن هستند. نیکلید تیتانیوم تقریباً دارای قسمتهای مساوی از نیکل و تیتانیوم است. آلیاژهای حاوی آهن (فولادها) تا 72 درصد آهن، تا 18 درصد کروم، تا 8 درصد نیکل، تا 2 درصد کربن دارند. آلیاژهای تیتانیوم حداقل 90 درصد تیتانیوم، تا 6 درصد آلومینیوم، تا 4 درصد وانادیم و کمتر از 1 درصد آهن، اکسیژن و نیتروژن دارند.

تقریباً تمام آلیاژهای کبالت حاوی ناخالصی های نیکل هستند. اما میزان نیکل موجود در آنها باید در حدی باشد که خطری نداشته باشد. بنابراین، محتوای نیکل در یک پروتز قلاب، که از آلیاژ کبالت کروم با کیفیت بالا ساخته شده است، تقریباً با مقدار نیکل مصرفی روزانه با غذا مطابقت دارد.

در حال حاضر، آلیاژهای کبالت کروم بدون کربن به طور گسترده ای برای ساخت روکش ها و پل های فلزی-سرامیکی استفاده می شود، به عنوان مثال، شرکت های غربی تولید می کنند: KRUPP - آلیاژ Bondi-Loy، BEGO - Wirobond، DENTAURUM - آلیاژ CD. در ایالات متحده، MINEOLA A.ROSENS ON INC آلیاژ Arobond را تولید می کند. آلیاژهای مشابه "KH-DENT" و "Cellite-K" در روسیه تولید می شوند.

در حال حاضر آلیاژهای نیکل-کروم به طور گسترده برای کارهای فلز-سرامیک همراه با آلیاژهای کبالت-کروم استفاده می شود. نمونه اولیه این آلیاژها آلیاژ مقاوم در برابر حرارت "NIKHROM" -Kh20N80 بود که در صنعت برای ساخت عناصر گرمایش استفاده می شد. برای استحکام بیشتر، آن را با مولیبدن یا نیوبیم آلیاژ می کنند تا کیفیت ریخته گری را بهبود بخشد - با سیلیکون.

محبوب ترین این آلیاژها آلیاژ BEGO Wiron 88 است؛ آلیاژهای مشابه در روسیه تولید می شوند: Dental NSAvac، NH-DENT NSvac، Cellite-N.

تیتانیوم سخت ترین عنصر برای به دست آوردن به شکل کاملا خالص است. بر اساس واکنش پذیری بالا، برخی از عناصر، عمدتاً اکسیژن، نیتروژن و آهن را به هم متصل می کند. بنابراین تیتانیوم خالص (به نام غیر آلیاژی) به گروه های مختلف تصفیه (از دسته 1 تا دسته 4) تقسیم می شود. به دلیل خواص مکانیکی، همیشه توصیه نمی شود از فلزی با بالاترین رده استفاده کنید. ناخالصی های حاوی تیتانیوم خواص مکانیکی بهتری دارد.

توسعه دهندگان آلیاژ، ساخت ساختارهای ارتوپدی خاص از آلیاژهای مختلف دندانی را توصیه می کنند. بنابراین برای ساخت خاتم، طلا با مرجع سازنده توصیه می شود - "عالی"؛ با مرجع "استفاده ممکن" به آلیاژهای مبتنی بر پالادیوم، نقره، کبالت، نیکل و تیتانیوم اطلاق می شود. برای ساخت تاج ها و پل ها با پوشش پلاستیکی، آلیاژهای طلا، پالادیوم، نقره، کبالت، نیکل و تیتانیوم "عالی" هستند و با روکش سرامیکی - طلا، پالادیوم، کبالت، نیکل، تیتانیوم (امکان استفاده از نقره آلیاژهای مبتنی بر). برای پروتزهای قلاب، آلیاژهای مبتنی بر کبالت "عالی" هستند و آلیاژهای مبتنی بر طلا، پالادیوم، کبالت، نیکل و تیتانیوم "امکان استفاده" هستند. به گفته سازندگان، ایمپلنت ها برای ساختن از تیتانیوم، اما احتمالاً از آلیاژ کبالت-کروم، عالی هستند. توصیه می‌شود که فوق‌سازه‌ها با علامت‌گذاری «مناسب عالی» از طلا، پالادیوم، کبالت، نیکل، تیتانیوم ساخته شوند. در مورد مواد مورد استفاده برای ایمپلنت ها و روبناها، نویسنده این پایان نامه موافق نیست، زیرا استفاده از اصل مونومتال (تیتانیوم) را در ایمپلنتولوژی صحیح می داند.

علاوه بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی، انتخاب آلیاژ برای سازگاری بیولوژیکی آن مهم است. معیار ایمنی بیولوژیکی، رفتار خورنده یک ماده است. در آلیاژهای فلزات نجیب، محتوای خود فلزات نجیب (طلا، پلاتین، پالادیوم و نقره) باید تا حد امکان زیاد باشد. با توجه به رفتار خوردگی آلیاژهای فلز پایه (آلیاژهای کبالت-کروم و نیکل-کروم)، باید محتوای کروم را در نظر گرفت. برای اطمینان از ثبات کافی در محیط دهان، محتوای کروم باید بالای 20 درصد باشد. محتویات کمتر از 20 (15%) ممکن است باعث آزاد شدن یون زیاد شود. به خوبی شناخته شده است که بین عملکردهای بیولوژیکی فلز تفاوت هایی وجود دارد. اینها به اصطلاح عناصر ضروری، عناصر غیر ضروری و فلزات سمی هستند. عناصر گروه اول برای عملکرد بدن انسان ضروری هستند. چنین عناصری اجزای آنزیم ها، ویتامین ها (به عنوان مثال کبالت برای ویتامین B12) یا سایر مولکول های مهم (مانند آهن موجود در هموگلوبین برای انتقال اکسیژن) هستند. عناصر غیر ضروری به بدن آسیب نمی رساند، اما بدن به آنها نیازی ندارد. گروه آخر عناصری هستند که برای بدن خطرناک هستند. چنین فلزاتی نباید در آلیاژهای دندانی استفاده شوند.

واکنش های بالینی سمی-شیمیایی و آلرژیک هنگام استفاده از آلیاژهای دندانی

فوریت مشکل واکنش های سمی-شیمیایی و آلرژیک هنگام استفاده از آلیاژهای دندانی از بین نمی رود.

بنابراین Dartsch RS، Drysch K.، Froboess D. سمیت گرد و غبار صنعتی را در یک آزمایشگاه دندانپزشکی، به ویژه، حاوی آلیاژهای آلیاژهای دندانی نجیب و غیر گرانبها مطالعه کردند. برای این مطالعه، از کشت سلولی L-929 (فیبروبلاست موش) برای تعیین تعداد سلول های زنده و محاسبه فاکتور رشد سلولی در حضور گرد و غبار فلز به مدت سه روز استفاده شد. در این مورد، سه گزینه نوردهی مدل سازی شد: هنگامی که گرد و غبار وارد دهان شد (محلول بزاق مصنوعی مطابق با EN ISO 10271 - pH 2.3)، هنگامی که روی پوست دست ها قرار گرفت (محلول اسیدی عرق مصنوعی مطابق EN ISO 105-E04 - pH 5.5)، هنگام قرار گرفتن در معرض محلول های شوینده برای شستن دست ها (محلول عرق مصنوعی اسیدی مطابق با EN ISO 105-E04 - pH 5.5) در ترکیب با افزودنی های آنتی بیوتیکی (پنی سیلین/استرپتومایسین).

در حالی که برای کشت سلولی کنترل، فاکتور رشد 1.3 دو برابر شدن جمعیت بود (یعنی هر سلول از کلنی به دو قسمت تقسیم می شود حدود 1.3 بار در روز)، سطح کاهش فاکتور رشد سلول ها با عصاره نمونه به درجه بستگی دارد. رقیق شدن آنها حداکثر سمیت نمونه ای است که مستقیماً در محل کار تکنسین جمع آوری شده است که ترکیب آن شامل گرد و غبار فلزات نجیب و پایه است. این بدان معناست که فرآوری آلیاژها در تولید سرمت ها با خطرات بهداشتی آشکاری همراه است. این به طور کامل در مورد نمونه گرفته شده از سیستم تهویه مرکزی آزمایشگاه صدق می کند.

عدم تحمل مواد دندانی ساختاری بر اساس ویژگی های واکنش بدن به ترکیب آنها است. روش های مختلفی برای تشخیص این بیماری ها پیشنهاد شده است. Tsimbalistov A.V.، Trifonov B.V.، Mikhailova E.S.، Lobanovskaya A.A. لیست: تجزیه و تحلیل pH بزاق، مطالعه ترکیب و پارامترهای بزاق، آزمایش خون، استفاده از روش تشخیص طب سوزنی طبق R. Voll، تشخیص نقطه پیوسته، اندازه گیری شاخص واکنش پذیری بیوالکترومغناطیسی بافت ها، تست های مواجهه و تحریک کننده، تست های لکوپنیک و ترومبوپنیک، تست های اپی پوستی، روش های تحقیق ایمونولوژیک. نویسندگان آزمایش‌های آلرژی اپی‌موکوزی داخل دهانی را توسعه داده‌اند، که در آن وضعیت ریز عروق با استفاده از بیومیکروسکوپی تماسی با استفاده از میکروسکوپ MLK-1 ارزیابی می‌شود. برای پردازش ویژگی های کمی و کیفی میکروسیرکولاسیون، میکروسکوپ با یک دوربین فیلمبرداری آنالوگ رنگی و یک کامپیوتر شخصی تکمیل می شود.

Marenkova M.L.، Zholudev S.E.، Novikova V.P. مطالعه ای در مورد سطح سیتوکین ها در مایع دهان در 30 بیمار با پروتزهای مصنوعی و تظاهرات عدم تحمل آنها انجام داد. سنجش ایمونوسوربنت متصل به آنزیم با کیت های مربوطه از معرف های ZAO Vector-Best استفاده شد. افزایش محتوای سیتوکین های پیش التهابی در بزاق در بیماران مبتلا به عدم تحمل پروتز، فعال شدن پاسخ ایمنی سلولی بدون فعال سازی خودایمن سازی و فرآیندهای آلرژیک ایجاد شد. بنابراین، در افراد مبتلا به عدم تحمل دندان مصنوعی، یک فرآیند التهابی غیر اختصاصی و تغییرات مخرب در مخاط دهان تشخیص داده می شود.

اولشکو V.P.، Zholudev S.E.، Bankov V.I. یک مجتمع تشخیصی "SEDC" برای تعیین تحمل فردی مواد ساختاری پیشنهاد کرد. مکانیسم فیزیولوژیکی تشخیص مبتنی بر تجزیه و تحلیل تغییرات در پارامترهای میدان‌های الکترومغناطیسی با پالس ضعیف و مدوله‌شده پیچیده است که برای یک موجود زنده مناسب‌تر هستند. یکی از ویژگی های این مجموعه، پردازش سیگنال پاسخ از سنسور در فرکانس های حامل از 104 هرتز تا 106 هرتز است. سیگنال پاسخ از سنسور همیشه حاوی اطلاعاتی در مورد میکروسیرکولاسیون و متابولیسم در بافت در سطح سلولی است. نمونه مورد مطالعه از مواد دندانی بین لب های بیمار قرار می گیرد که باعث ریزواکنش شیمیایی و تغییر در ترکیب شیمیایی محیط در سطح مشترک می شود. ظاهر اجزایی که نسبت به ترکیب شیمیایی محیط دهان ناکافی هستند، گیرنده های مخاط لب را تحریک می کند که در قرائت دستگاه منعکس شد. علاوه بر این، دستگاه دارای 2 راهنمای نور است. در حالت اولیه، راهنمای نور روشن است، که مربوط به عدم وجود فرآیندهای گالوانیکی است.

Lebedev K.A.، Maksimovsky Yu.M.، Sagan N.N.، Mitronin A.V. اصول تعیین جریان های گالوانیکی در حفره دهان و منطق بالینی آنها را شرح دهد. نویسندگان 684 بیمار را با آخال های فلزی مختلف در حفره دهان و علائم گالوانیسم در مقایسه با 112 فرد دارای پروتز و بدون علائم گالوانیسم بررسی کردند. گروه کنترل 27 نفری فاقد آخال فلزی بودند. اختلاف پتانسیل در حفره دهان با ولت متر دیجیتال APPA-107 اندازه گیری شد.

روش های مطالعه ترکیب، ساختار و ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آلیاژهای دندانی

فرورفتگی پیوسته آلیاژها برای مطالعه خواص مکانیکی بر روی یک نانو سختی سنج خودکار (CSM Instr.) در بارهای 5 و 10 mN در هوا با استفاده از یک فرورفتگی الماس ویکرز (شکل 1) انجام شد. در چنین بارهای کم، این روش را می توان در مقیاس ماکرو غیر مخرب در نظر گرفت، زیرا عمق نفوذ فرورفتگی از 0.5 میکرومتر تجاوز نمی کند، که آزمایش مقاومت به سایش را در همان نمونه ها ممکن می سازد. مزیت روش نانو فرورفتگی این است که تجزیه و تحلیل یک سری منحنی های تجربی "بارگذاری-تخلیه" امکان کمی سازی خواص مکانیکی مواد نسبتاً نرم و فوق سخت (بیش از 40 گیگا پاسکال) را با استفاده از نمونه ای از هندسه ساده با مساحت مسطح چند میلی متر مربع. محاسبات سختی و مدول الاستیسیته بر اساس روش الیور-فار با استفاده از برنامه محاسبه و کنترل "Indentation 3.0" انجام شد. با توجه به داده های تجربی، بازیابی الاستیک ماده نیز به عنوان نسبت تغییر شکل الاستیک به کل R=(hm-hf)/hm-100٪ محاسبه می شود، جایی که hm حداکثر عمق غوطه وری است، hf عمق اثر است. پس از برداشتن بار هر مقدار در طول 6-12 اندازه گیری به طور متوسط ​​محاسبه شد.

نمای کلی راه اندازی نانو سختی سنج. نمونه آزمایشی روی میز شی قرار می گیرد، سپس یک حلقه یاقوت کبود بر روی سطح نمونه پایین می آید که در طول چرخه بارگیری و تخلیه با مواد آزمایشی در تماس باقی می ماند (شکل 2). بار معمولی با استفاده از آهنربای الکتریکی اعمال می شود و از طریق یک میله عمودی به فرورفتگی منتقل می شود. حرکت میله نسبت به موقعیت حلقه توسط یک سنسور خازنی اندازه گیری می شود که از طریق یک برد رابط به کامپیوتر متصل می شود.

طرح آزمایش در حین فرورفتگی نانو چرخه بارگذاری-تخلیه با سرعت و نوردهی مشخصی انجام می شود. داده های حاصل به صورت نموداری از وابستگی بار به عمق فرورفتگی ارائه می شود (شکل 3).

برای کالیبره کردن تست‌کننده سختی نانو، آزمایش‌ها ابتدا روی یک نمونه استاندارد و تنها پس از آن روی ماده مورد مطالعه انجام می‌شود. کوارتز ذوب شده با سختی مشخص و مدول یانگ (E = 72 GPa, H = 9.5 GPa) به عنوان نمونه استاندارد گرفته شده است.

مطالعات تریبولوژیکی مقاومت به سایش آلیاژها.

آزمایش‌های مقاومت به سایش بر اساس طرح «میله-دیسک» بر روی یک نصب خودکار «تریبومتر» (CSM Instr.) (در محیط محلول بیولوژیکی (شکل 4، 5، جدول 2) انجام شد. این طرح این امکان را فراهم می‌کند که مطالعات آزمایشگاهی را به تعامل واقعی یک محصول ریخته‌گری با مینای دندان نزدیک‌تر کنید. یک توپ تأیید شده با قطر 3 میلی‌متر ساخته شده از اکسید آلومینیوم (مدول یانگ E = 340 گیگا پاسکال، نسبت پواسون 0.26، سختی 19 گیگا پاسکال) به عنوان یک بدنه متقابل ثابت استفاده می‌شود. اکسید آلومینیوم به عنوان یک ماده غیر فلزی و غیر رسانا مشابه ساختار مینای دندان انتخاب شد که سختی آن از سختی آلیاژهای مورد مطالعه بیشتر بود. توپ با نگهدارنده فولاد ضد زنگ ثابت شد که بار داده شده را به توپ و به یک حسگر نیروی اصطکاک متصل شد. منطقه تماس داخل یک کووت پر از محلول بیولوژیکی بود.

یک مطالعه تریبولوژیکی جامع شامل ثبت مداوم ضریب اصطکاک (c.f.) در طول آزمایش بر اساس آزمایش "میله ثابت - دیسک چرخان" بر روی یک Tribometer خودکار (CSM Instr.) و همچنین یک مطالعه فراکتوگرافی از شیار سایش (شامل اندازه گیری پروفیل شیار) و نقاط سایش روی بدنه متقابل که از نتایج آن برای محاسبه سایش نمونه و بدنه متقابل استفاده شد. ساختار شیارهای سایش (روی دیسک‌ها) و قطر لکه‌های سایش (روی توپ‌ها) تحت مشاهده در میکروسکوپ نوری AXIOVERT CA25 (کارل زایس) با بزرگ‌نمایی x (100-500) و استریومیکروسکوپ MBS-10 مورد بررسی قرار گرفت. LZOS) با بزرگنمایی x (10-58).

اندازه گیری مقطع عمودی شیارها در 2-4 نقطه متضاد قطری و متعامد بر روی پروفیلومتر Alpha-Step200 (Tensor Instr.) با بار 17 میلی گرم و مقدار متوسط ​​سطح مقطع و عمق انجام شد. شیار سایش مشخص شد. ارزیابی کمی ساییدگی نمونه و بدنه متقابل به شرح زیر انجام شد. سایش توپ با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد: V= 7i h2(r l/3h)، که در آن I =r-(-[(W]2)1/2، d قطر اسکار سایش، r شعاع توپ، h است. ارتفاع قطعه است سایش نمونه با فرمول محاسبه شد: V= S% که در آن / محیط است، 5 سطح مقطع شیار سایش است. , CSM Instr.

روش های مقایسه تیتانیوم ریخته گری و آسیاب شده

ساختار و خواص قطعات استاندارد برای فرزکاری چارچوب‌های تیتانیوم پروتزها با استفاده از فناوری CAD/CAM و تیتانیوم به‌دست‌آمده با ریخته‌گری سرمایه‌گذاری مقایسه شد.

تجزیه و تحلیل ماکرو و ریزساختار نمونه‌های آلیاژ تیتانیوم در قالب صفحات با ضخامت 2-3 میلی‌متر با استفاده از روش‌های مدرن عکاسی دیجیتال ماکرو و میکرو MBS-10 (LZOS) و AXIOVERT25CA (کارل زایس) انجام شد. مطالعات بر روی مقاطع صیقلی انجام شد که با یک اچانت از ترکیب 2% HF + 2% NZh) 3 + آب مقطر (باقی مانده) تیمار شدند تا ساختار میکرو و ماکروساختار آشکار شود.

ارزیابی خواص مکانیکی (سختی و مدول یانگ) با روش الیور فار با توجه به اندازه‌گیری نانو فرورفتگی (ISO 14577) روی دستگاه سختی‌سنجی NanoHardnessTester (CSM Instr.) در بارهای 10 و 20 mN انجام شد. یک فرورفتگی الماس برکوویچ. با توجه به داده های تجربی، بازیابی الاستیک ماده R نیز به عنوان نسبت تغییر شکل الاستیک به کل R-(hm-hf)/hm-100٪ محاسبه شد، که در آن hm حداکثر عمق غوطه وری فرورفتگی است، h / است. عمق اثر پس از برداشتن بار. نتایج محاسبات در طول 6-12 اندازه گیری با روش ANOVA به طور میانگین محاسبه شد.

مشخصات الکتروشیمیایی جفت های تماسی "قاب ایمپلنت تیتانیوم-پروتز"

منحنی های آزمایشی معمولی که مقاومت آلیاژها را در برابر نفوذ فرورفتگی الماس با افزایش (شاخه بالایی) و کاهش (شاخه پایینی) بار اعمال شده YumN نشان می دهد در شکل 11 نشان داده شده است و نتایج محاسبه خواص مکانیکی آلیاژها نشان داده شده است. در جدول 6 آورده شده است.

سختی آلیاژهای دندانی با توجه به نتایج نانو تورفتگی در محدوده 2.6 - 8.2 GPa قرار دارد (شکل 12، جدول 6). نزدیکترین خواص به مینای دندان (طبق داده های ادبیات، H = 3.5-4.5 GPa) آلیاژهای حاوی تیتانیوم، از جمله نیکلید تیتانیوم (4.2-5.2 GPa)، و همچنین آلیاژی بر پایه نیکل سلیت N هستند.

سختی زیرکونیوم و آلیاژهای طلا-پلاتین تقریباً 2 برابر کمتر است (تا 2.6 گیگا پاسکال)، در حالی که آلیاژهای کبالت-کروم و آلیاژ نیکل-کروم Remanium 2000 تقریباً دو برابر (تا 8.2 GPa) هستند.

مدول الاستیسیته مینای دندان حدود 100 گیگا پاسکال است، برای آلیاژهای دندانی - از 65.9 تا 232.2 گیگا پاسکال. خواص مشابه برای زیرکونیوم، کمی بیشتر برای تیتانیوم آلیاژی و آلیاژ طلا-پلاتین. همه آلیاژهای دیگر، به جز نیکلید تیتانیوم، مدول الاستیسیته بالاتری دارند.

همانطور که مشخص است، برای استخوان بسیار کمتر است و E=10 - 40 GPa است.

با قضاوت بر اساس مقدار بسیار پایین E (GPa 2.5 ± 65.9)، آلیاژ نیکلید تیتانیوم در شرایط آزمایش نزدیک به محدوده تبدیل مارتنزیتی در یک حالت ساختاری خاص است که با مشخصه

بقیه آلیاژها دارای مقادیر بازیابی الاستیک 10-20٪ معمولی برای فلزات هستند. افزایش جزئی این سطح برای آلیاژهای کبالت-کروم، تیتانیوم آلیاژی و آلیاژ نیکل-کروم Remanium 2000 و افزایش مقادیر مدول الاستیک می تواند با تشکیل فازهای بین فلزی (ترتیب)، بافت یا میدان های تنش داخلی پسماند مرتبط باشد. ریخته گری یا نورد.

بنابراین، پارامترهای فیزیکی و مکانیکی اولیه آلیاژهای تیتانیوم در میان آلیاژهای دندانی رایج با ترکیب متفاوت، جایگاه متوسطی را اشغال می کنند. آلیاژ نیکلید تیتانیوم به دلیل ارزش ویژه بازیابی الاستیک مورد توجه است. داده های نانو تورفتگی آلیاژی برای انتخاب مواد ساختاری برای پروتزها و ایمپلنت ها مهم هستند.

مطالعه جامع تریبولوژیکی، فرکتوگرافی شیار سایشی اساس مقاومت به سایش آلیاژهای دندانی را تشکیل داد. اندازه گیری مدول الاستیک تخمین تنش های هرتزی را در جفت اصطکاک ممکن کرد.

شکل 14 مقادیر محاسبه شده فشار ناشی از تماس یک نمونه مسطح از آلیاژ مورد مطالعه با یک فرورفتگی کروی 3 میلی متری ساخته شده از اکسید آلومینیوم را نشان می دهد (تعیین آلیاژها مطابق با ترکیب آنها مطابق با جدول 1 است).

1 با توجه به مقادیر تنش های تماسی، 2 گروه از آلیاژها را می توان تشخیص داد. اولی شامل آلیاژهای نیکل و کبالت کروم است که با مقادیر 1.36-1.57 GPa مشخص می شود که مطابق با مدول یانگ 167-232 GPa است. همه این آلیاژها با مقاومت در برابر سایش بالا (6.75106 mm3/N/m) مشخص می شوند و به نظر می رسد سایش از همان مکانیسم پیروی می کند.

گروه دیگری با مقادیر تنش تماسی (1.07-1.28) از آلیاژهای تیتانیوم و زیرکونیوم تشکیل شده است که سایش قابل توجهی نشان داده اند (3.245-10 "4mm3/N/m). خارج از این طبقه بندی نیکل-تیتانیوم و آلیاژهای طلا-پلاتین که به طور رسمی می توان آنها را به گروه دوم اختصاص داد. این آلیاژها مکانیسم سایش خاص خود را دارند. نمونه هایی از آلیاژهای کبالکروم، نیکل کروم و طلا پلاتین در شرایط مشخصی در بقیه زمان آزمایش مقاومت کردند.

همانطور که از تصاویر شکل های 16-17 و جدول 7 مشاهده می شود، کمترین سایش (2.45-10 اینچ میلی متر / نیوتن بر متر) در آلیاژ طلا-پلاتین و همچنین در آلیاژ کبالت-کروم Remanium مشاهده می شود. 2000 - 1.75-10-6 mm / N / m بیشترین سایش توسط نمونه های Rematitan و زیرکونیوم - به ترتیب 8.244-10-4 و 8.465-10 اینچ 4 میلی متر / نیوتن بر متر نشان داده شد.

هنگام مقایسه شکل های 16-20، می توان نتیجه گرفت که مکانیزم سایش خاصی برای آلیاژ طلا-پلاتین و نیکلید تیتانیوم وجود دارد. مقاوم ترین آلیاژ طلا-پلاتین در برابر سایش دارای مکانیزم سایش خاصی است که با سطح شیمیایی خنثی آن در محیط زیست محلول مرتبط است.

با وجود مدول الاستیسیته پایین، سایش کم و حداقل ضرایب اصطکاک اولیه و نهایی را نشان می‌دهد. همچنین مکانیزم سایش خاصی برای نمونه نیکلید تیتانیوم وجود دارد که در آن یکی از کمترین ضریب اصطکاک اولیه (k.f.) (0.107) و حداکثر نهایی c.f. (0.7)، که با وقوع یک تبدیل مارتنزیتی برگشت پذیر در نیکلید تیتانیوم همراه است، که توسط یک بار خارجی آغاز شده است. این با دامنه بزرگ c.t مشهود است. و افزایش آن در پایان آزمون 7 برابر می شود.

لازم به ذکر است که افزایش سایش آلیاژهای حاوی تیتانیوم با چسبیدن فلز به سطح توپ همراه است که منجر به تغییر در هندسه تماس (کاهش سطح تماس) و خواص ضد بدن (تشکیل یک ترکیب بین فلزی از نوع TIA1 با مدول یانگ بالا) که در نهایت منجر به افزایش شدید تنش های تماسی نسبت به تنش های محاسبه شده می شود.

بنابراین، آزمایش‌های انجام‌شده روی مقاومت به سایش آلیاژهای دندانی در یک محیط محلول بیولوژیکی نشان داد که فلزات خالص تیتانیوم (DA2) و زیرکونیوم (DA7) بیشترین سایش را نشان می‌دهند (8.24-8.47-10"4 mm3 / N/m). و همچنین نیکلید تیتانیوم (DA1) (5.09-10 اینچ 4mm3/N/m). آلیاژسازی تیتانیوم (DA8 و DA9) مقاومت به سایش را افزایش می دهد: سایش آلیاژهای VT5 (سیستم Ti-Al-Sn) و VT 14 (Ti-Al-Mo-V) تقریباً 2.5 برابر در مقایسه با تیتانیوم خالص کاهش می یابد.

مقاوم ترین آلیاژ DA10 بر اساس Au-Pt (2.45-10 7 mm3/N/m) است.

مقاومت به سایش به اندازه کافی بالا، اما مرتبه بزرگی بدتر از طلا-پلاتین، توسط آلیاژ DA5 (Remanium 2000) بر اساس سیستم Co-Cr-Mo-Si (1.7540-6 mm3/N/m) نشان داده شد. آلیاژهای باقی مانده DA2، DA4، DA11 (نیکل کروم و سلیت K) دارای مقاومت سایش رضایت بخشی در محدوده (4.25-7.35) -10"6 mm3 / N / m هستند.

تیتانیوم و تانتالیوم - فلزات "سازش" برای پزشکی
استفاده از محصولات فلزی مختلف در پزشکی از زمان های بسیار قدیم رواج داشته است. ترکیبی از خواص مفید فلزات و آلیاژهای آنها مانند استحکام، دوام، انعطاف پذیری، انعطاف پذیری، خاصیت ارتجاعی، هیچ جایگزینی ندارد، به ویژه در ساخت سازه های ارتوپدی، ابزار پزشکی، دستگاه هایی برای بهبود سریع شکستگی ها. و در دهه های اخیر، به لطف کشف اثر "حافظه شکل" و معرفی نوآوری های دیگر، فلزات نیز به طور گسترده ای در جراحی عروق و مغز و اعصاب برای ساخت مواد بخیه، استنت های مش برای انبساط وریدها و شریان ها، پروتزهای داخلی بزرگ استفاده شده اند. و در ایمپلنتولوژی چشم و دندان.

با این حال، همه فلزات برای استفاده در زمینه پزشکی مناسب نیستند و علل اصلی مخرب در اینجا حساسیت به خوردگی و واکنش با بافت‌های زنده است - عواملی که پیامدهای مخربی هم برای فلز و هم برای خود بدن دارند.

البته فلزات گروه طلا و پلاتین (پلاتین، ایریدیم، اسمیم، پالادیوم، رودیوم و...) خارج از رقابت هستند. با این وجود، امکان استفاده از فلزات گرانبها برای استفاده انبوه به دلیل هزینه بسیار بالای آنها عملاً وجود ندارد و ترکیبی از خواص مفیدی که در شرایط خاص بالینی خاص مورد تقاضا هستند، همیشه ذاتی فلزات گرانبها نیستند.

جایگاه قابل توجهی در این منطقه تا به امروز توسط فولادهای ضد زنگ آلیاژ شده با مواد افزودنی خاص برای به دست آوردن ویژگی های مورد نیاز اشغال شده است. اما چنین مواد فلزی که صدها برابر ارزانتر از فلزات گرانبها هستند، به طور موثر در برابر خوردگی و سایر تأثیرات تهاجمی مقاومت نمی کنند، که به طور قابل توجهی امکان استفاده از آنها را برای تعدادی از نیازهای پزشکی محدود می کند. علاوه بر این، یک مانع برای پیوند محصولات فولادی ضد زنگ کاشته شده در داخل بدن، درگیری آنها با بافت های زنده است که باعث افزایش خطر رد و سایر عوارض می شود.

نوعی مصالحه بین این دو قطب فلزاتی مانند تیتانیوم و تانتالیم است: قوی، چکش خوار، تقریباً در معرض خوردگی نیست، دارای نقطه ذوب بالا، و مهمتر از همه - از نظر بیولوژیکی کاملاً خنثی، به همین دلیل توسط بدن به عنوان بافت خود را دارند و عملا باعث رد نمی شوند. در مورد هزینه، برای تیتانیوم زیاد نیست، اگرچه به طور قابل توجهی از فولادهای ضد زنگ بیشتر است. تانتالم که یک فلز نسبتا کمیاب است، بیش از ده برابر گران‌تر از تیتانیوم است، اما همچنان بسیار ارزان‌تر از فلزات گرانبها است. با شباهت بیشتر ویژگی های عملیاتی اصلی، در برخی از آنها هنوز نسبت به تیتانیوم پایین تر است، اگرچه در برخی از آن پیشی می گیرد، که در واقع ارتباط برنامه را تعیین می کند.

به همین دلایل است که تیتانیوم و تانتالیوم که اغلب به عنوان فلزات پزشکی شناخته می شوند و همچنین تعدادی از آلیاژهای آنها به طور گسترده در بسیاری از صنایع پزشکی استفاده می شود. با وجود تفاوت در تعدادی از ویژگی ها و در نتیجه، مکمل یکدیگر، چشم اندازهای واقعاً عظیمی را برای پزشکی مدرن باز می کنند.

در زیر، با جزئیات بیشتری در مورد ویژگی های منحصر به فرد تیتانیوم و تانتالیوم، زمینه های اصلی استفاده از آنها در پزشکی، استفاده از اشکال مختلف تولید این فلزات برای ساخت ابزار، تجهیزات ارتوپدی و جراحی صحبت خواهیم کرد.

تیتانیوم و تانتالیوم - تعریف، خواص واقعی

تیتانیوم برای پزشکی

تیتانیوم (Ti) - یک فلز سبک با رنگ نقره ای که شبیه فولاد است - یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که در گروه چهارم دوره چهارم، عدد اتمی 22 قرار می گیرد (شکل 1).

شکل 1. قطعه تیتانیوم.

جرم اتمی آن 47.88 با چگالی مخصوص 4.52 g/cm3 است. نقطه ذوب - 1669 درجه سانتیگراد، نقطه جوش -3263 درجه سانتیگراد. در گریدهای صنعتی با پایداری بالا، چهار ظرفیتی است. با انعطاف پذیری خوب و چکش خواری مشخص می شود.

تیتانیوم به دلیل سبک وزن و استحکام مکانیکی بالا، دو برابر آهن و شش برابر آل، دارای ضریب انبساط حرارتی پایینی است که امکان استفاده از آن را در محدوده دمایی وسیعی فراهم می‌کند.

تیتانیوم با هدایت حرارتی کم، چهار برابر کمتر از آهن و بیش از یک مرتبه قدر کمتر از آلومینیوم مشخص می شود. ضریب انبساط حرارتی در 20 درجه سانتیگراد نسبتاً کم است، اما با گرمایش بیشتر افزایش می یابد.

این ماده همچنین با مقاومت الکتریکی بسیار بالا متمایز می شود که بسته به وجود عناصر خارجی، می تواند در محدوده 42·11 -8 ... 80·11 -6 اهم· سانتی متر متغیر باشد.

تیتانیوم یک فلز پارامغناطیس با رسانایی الکتریکی کم است. و اگرچه در فلزات پارامغناطیس، به عنوان یک قاعده، حساسیت مغناطیسی با گرم شدن کاهش می یابد، تیتانیوم از این نظر می تواند به عنوان یک استثنا طبقه بندی شود، زیرا برعکس، حساسیت مغناطیسی آن با افزایش دما افزایش می یابد.

با توجه به مجموع خواص فوق، تیتانیوم به عنوان یک ماده خام برای رشته های مختلف پزشکی عملی و ابزار دقیق پزشکی کاملاً ضروری است. و با این حال با ارزش ترین کیفیت تیتانیوم برای استفاده برای این منظور بالاترین مقاومت آن در برابر اثرات خورنده و در نتیجه ضد حساسیت است.

تیتانیوم مقاومت در برابر خوردگی خود را مدیون این واقعیت است که در دمای 530-560 درجه سانتیگراد، سطح فلز با قوی ترین فیلم محافظ طبیعی اکسید TiO 2 پوشیده شده است که با توجه به محیط های شیمیایی و بیولوژیکی تهاجمی کاملاً خنثی است. از نظر مقاومت در برابر خوردگی، تیتانیوم قابل مقایسه و حتی برتر از فلزات پلاتین و پلاتین است. به ویژه، در برابر محیط های اسیدی بسیار مقاوم است، حتی در چنین "کوکتل" تهاجمی مانند aqua regia حل نمی شود. کافی است بگوییم که شدت تخریب خوردگی تیتانیوم در آب دریا، که از بسیاری جهات دارای ترکیب شیمیایی مشابه لنف انسان است، از 0.00003 میلی متر در سال یا 0.03 میلی متر برای هزاره فراتر نمی رود!

به دلیل بی اثری بیولوژیکی ساختارهای تیتانیوم به بدن انسان، در حین کاشت آنها رد نمی شوند و واکنش های آلرژیک را تحریک نمی کنند و به سرعت با بافت های اسکلتی عضلانی پوشیده می شوند که ساختار آنها در طول زندگی بعدی ثابت می ماند.

مزیت قابل توجه تیتانیوم مقرون به صرفه بودن آن است که امکان استفاده از آن را در مقیاس انبوه فراهم می کند.

گریدهای تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم
نمرات تیتانیوم که بیشترین تقاضا در پزشکی را دارند از نظر فنی خالص VT1-0، VT1-00، VT1-00sv هستند. آنها تقریباً هیچ ناخالصی ندارند، مقدار آن به قدری ناچیز است که در محدوده صفر خطا در نوسان است. بنابراین، گرید VT1-0 حاوی حدود 99.35-99.75٪ فلز خالص است و گرید VT1-00 و VT1-00sv به ترتیب شامل 99.62-99.92٪ و 99.41-99.93٪ است.

تا به امروز، پزشکی از طیف گسترده ای از آلیاژهای تیتانیوم استفاده می کند که از نظر ترکیب شیمیایی و پارامترهای مکانیکی متفاوت هستند. Ta، Al، V، Mo، Mg، Cr، Si، Sn بیشتر به عنوان افزودنی های آلیاژی در آنها استفاده می شود. موثرترین تثبیت کننده ها شامل فلزات Zr، طلا و پلاتین هستند. با وارد شدن تا 12 درصد Zr به تیتانیوم، مقاومت در برابر خوردگی آن به نسبت بزرگی افزایش می یابد. بیشترین تأثیر را می توان با افزودن مقدار کمی پلاتینوئید Pt و Pd، Rh و Ru به تیتانیوم به دست آورد. ورود تنها 0.25٪ از این عناصر به Ti این امکان را فراهم می کند که فعالیت برهمکنش آن با جوشاندن H 2 SO 4 و HCl غلیظ را با ده ها مرتبه قدر کاهش دهد.

آلیاژ Ti-6Al-4V به طور گسترده در ایمپلنتولوژی، ارتوپدی و جراحی مورد استفاده قرار گرفته است و از نظر پارامترهای عملیاتی به طور قابل توجهی از "رقبای" خود مبتنی بر کبالت و فولادهای زنگ نزن پیشی گرفته است. به طور خاص، مدول الاستیک آلیاژهای تیتانیوم دو برابر کمتر است. برای کاربردهای پزشکی (ایمپلنت برای استئوسنتز، اندو پروتز مفصلی، و غیره)، این یک مزیت بزرگ است، زیرا سازگاری مکانیکی بالاتری را برای ایمپلنت با ساختارهای استخوانی متراکم بدن، که مدول الاستیک در آن 5-20 GPa است، فراهم می‌کند. حتی شاخص های پایین تر از این نظر (تا 40 گیگا پاسکال و کمتر) مشخصه آلیاژهای تیتانیوم-نیوبیوم است که توسعه و اجرای آنها به ویژه مرتبط است. با این حال، پیشرفت هنوز متوقف نشده است و امروزه Ti-6Al-4V سنتی با آلیاژهای پزشکی جدید Ti-6Al-7Nb، Ti-13Nb-13Zr و Ti-12Mo-6Zr جایگزین شده است که حاوی آلومینیوم و وانادیم نیستند. عناصری که اگرچه ناچیز هستند، اما همچنان بر روی بافت‌های زنده اثر سمی دارند.

اخیراً، ایمپلنت‌های سازگار با بیومکانیکی، که ماده‌ای برای ساخت آن‌ها نیکلید تیتانیوم TiNi است، به طور فزاینده‌ای برای نیازهای پزشکی مورد تقاضا قرار گرفته‌اند. دلیل محبوبیت روزافزون این آلیاژ به اصطلاح ذاتی آن است. اثر حافظه شکل (SME). ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که نمونه کنترل که در دماهای پایین تغییر شکل می دهد، می تواند به طور مداوم شکل تازه به دست آمده را حفظ کند و پس از گرم شدن بعدی، پیکربندی اولیه را بازیابی کند، در حالی که فوق الاستیسیته را نشان می دهد. ساختارهای نیکل تیتانیوم به ویژه در درمان آسیب های ستون فقرات و دیستروفی سیستم اسکلتی عضلانی ضروری هستند.

تانتالیوم برای دارو

تعریف و ویژگی های مفید
تانتالوم (Ta, lat. Tantalum) یک فلز نسوز سنگین با رنگ "سرب" مایل به نقره ای مایل به آبی است که به دلیل لایه ای از پنتوکسید Ta 2 O 5 است که آن را پوشانده است. این یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که در یک زیر گروه ثانویه از گروه پنجم دوره ششم، عدد اتمی 73 قرار گرفته است (شکل 2).

شکل 2. بلورهای تانتالیوم.

تانتالیوم دارای جرم اتمی 180.94 با چگالی ویژه بالای 16.65 g/cm3 در دمای 20 درجه سانتیگراد است (برای مقایسه: چگالی ویژه Fe 7.87 g/cm3، Pv 11.34 g/cm3 است). نقطه ذوب 3017 درجه سانتیگراد است (فقط W و Re نسوزتر هستند). 1669 درجه سانتیگراد، نقطه جوش - 5458 درجه سانتیگراد. تانتالوم با خاصیت پارامغناطیس مشخص می شود: حساسیت مغناطیسی خاص آن در دمای اتاق 0.849·10 -6 است.

این ماده ساختاری، ترکیبی از سختی و شکل پذیری بالا، در شکل خالص خود به خوبی به ماشین کاری با هر وسیله ای (مه زنی، نورد، آهنگری، برش، پیچش، برش و غیره) کمک می کند. در دماهای پایین، بدون سخت شدن کار قوی، در معرض اثرات تغییر شکل (نقطه فشرده سازی 98.8٪) و بدون نیاز به شلیک اولیه پردازش می شود. تانتالیوم حتی اگر تا 198- درجه سانتیگراد منجمد شود انعطاف پذیری خود را از دست نمی دهد.

مقدار مدول الاستیسیته تانتالیوم 190 Gn/m 2 یا 190 102 kgf/mm 2 در دمای 25 درجه سانتی گراد است که به همین دلیل به راحتی به سیم تبدیل می شود. تولید نازک ترین ورق تانتالیوم (حدود 0.039 میلی متر ضخامت) و سایر محصولات نیمه تمام ساختاری نیز انجام می شود.

نوعی "دوقلو" Ta Nb است که با بسیاری از خواص مشابه مشخص می شود.

تانتالوم با مقاومت استثنایی در برابر محیط های تهاجمی متمایز می شود. این یکی از با ارزش ترین خواص آن برای استفاده در بسیاری از صنایع از جمله پزشکی است. در برابر اسیدهای معدنی مهاجم مانند HNO 3 , H 2 SO 4 , HCl , H 3 PO 4 , و همچنین اسیدهای آلی با هر غلظتی مقاوم است. در این پارامتر، فقط فلزات نجیب از آن پیشی گرفته اند و حتی در همه موارد نه. بنابراین، Ta، بر خلاف طلا، پلاتین و بسیاری از فلزات گرانبها دیگر، حتی HNO 3 + 3HCl را نادیده می گیرد. پایداری کمی تانتالیوم نسبت به قلیاها مشاهده می شود.

مقاومت خوردگی بالای Ta در رابطه با اکسیژن اتمسفر نیز خود را نشان می دهد. فرآیند اکسیداسیون تنها در دمای 285 درجه سانتیگراد آغاز می شود: یک لایه محافظ سطحی از پنتوکسید تانتالیوم Ta 2 O 5 بر روی فلز تشکیل می شود. وجود لایه ای از این، تنها پایدار از تمام اکسیدهای Ta است که باعث می شود فلز در برابر واکنشگرهای تهاجمی مصون بماند. از این رو - چنین ویژگی تانتالیوم، به ویژه برای پزشکی ارزشمند است، به عنوان زیست سازگاری بالا با بدن انسان، که ساختارهای تانتالیوم کاشته شده در آن را به عنوان بافت خود، بدون رد، درک می کند. استفاده پزشکی از Ta در زمینه هایی مانند جراحی ترمیمی، ارتوپدی و ایمپلنتولوژی بر اساس این با ارزش ترین کیفیت است.

تانتالم یکی از فلزات کمیاب است: ذخایر آن در پوسته زمین تقریباً 0.0002٪ است. این امر باعث هزینه بالای این ماده ساختاری می شود. به همین دلیل است که استفاده از تانتالیوم به شکل لایه‌های نازک پوشش‌های ضد خوردگی محافظ روی فلز پایه که اتفاقاً سه تا چهار برابر بیشتر از تانتالیوم آنیل شده خالص است، بسیار گسترده است.

حتی بیشتر اوقات، تانتالیوم به شکل آلیاژ به عنوان یک افزودنی آلیاژی به فلزات ارزان‌تر استفاده می‌شود تا ترکیبات حاصل را مجموعه‌ای از خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی لازم را بدهد. فولاد، تیتانیوم و سایر آلیاژهای فلزی با افزودن تانتالیوم در ابزار دقیق شیمیایی و پزشکی تقاضای زیادی دارند. از این میان، به ویژه ساخت کویل، دستگاه تقطیر، دستگاه هواده، تجهیزات اشعه ایکس، دستگاه های کنترل و غیره انجام می شود. در پزشکی نیز از تانتالیوم و ترکیبات آن برای ساخت تجهیزات اتاق عمل استفاده می شود.

قابل ذکر است که در تعدادی از زمینه ها، تانتالیوم با کم هزینه بودن، اما با داشتن ویژگی های عملکردی کافی، می تواند با موفقیت جایگزین فلزات گرانبهای گروه پلاتین-ایریدیم شود.

گریدها و آلیاژهای تانتالیوم
گریدهای اصلی تیتانیوم بدون آلیاژ با محتوای ناخالصی در خطای آماری عبارتند از:

• HDTV: Ta - 99.9٪، (Nb) - 0.2٪. سایر ناخالصی ها مانند (Ti)، (Al)، (Co)، (Ni) در هزارم و ده هزارم درصد قرار دارند.
• HDTV 1: ترکیب شیمیایی گرید مشخص شده 99.9% Ta است. نیوبیوم (Nb) که همیشه در تانتالیوم صنعتی وجود دارد، تنها 0.03 درصد است.
• PM: تا - 99.8٪. ناخالصی ها (نه بیشتر از٪): Nb - 0.1٪، Fe - 0.005٪، Ti، H - 0.001٪ هر کدام، Si - 0.003٪، W + Mo، O - 0.015٪ هر کدام، Co - 0.0001٪، Ca - 0.002٪. ، Na، Mg، منگنز - هر کدام 0.0003٪، Ni، Zr، Sn - هر کدام 0.0005٪، Al - 0.0008٪، مس، کروم - 0.0006٪، C، N - هر 0.01٪.
• T: Ta - 99.37٪، Nb - 0.5٪، W - 0.05٪، Mo - 0.03٪، (Fe) - 0.03٪؛ (Ti) - 0.01٪، (Si) - 0.005٪.

سختی بالای Ta امکان ساخت آلیاژهای سخت ساختاری را بر اساس آن فراهم می کند، به عنوان مثال Ta with W (TV). جایگزینی آلیاژ TiC با آنالوگ تانتالیوم TaC به طور قابل توجهی ویژگی های مکانیکی مواد ساختاری را بهینه می کند و امکان استفاده از آن را افزایش می دهد.

ارتباط برنامه Ta برای اهداف پزشکی
تقریباً 5 درصد از تانتالیوم تولید شده در جهان صرف نیازهای پزشکی می شود. با وجود این، اهمیت استفاده از آن در این صنعت را نمی توان نادیده گرفت.

همانطور که قبلاً اشاره شد، تانتالیوم یکی از بهترین مواد بیواینرت فلزی است که به دلیل نازک‌ترین، اما بسیار قوی و مقاوم در برابر مواد شیمیایی، فیلم پنتوکسید Ta 2 O 5 است که بر روی سطح آن خود شکل می‌گیرد. با توجه به چسبندگی زیاد که باعث تسهیل و تسریع فرآیند ادغام ایمپلنت با بافت زنده می شود، درصد رد ایمپلنت های تانتالیوم پایین و عدم وجود واکنش های التهابی وجود دارد.

از محصولات نیمه تمام تانتالیوم مانند ورقه، میله، سیم و سایر اشکال رهاسازی، ساختارهایی ساخته می‌شوند که در پلاستیک، قلب، مغز و اعصاب و جراحی استخوان برای بخیه زدن، ادغام قطعات استخوان، استنت گذاری و بریدن مورد تقاضا هستند. از عروق (شکل 3).

شکل 3. ساختار اتصال تانتالیوم در مفصل شانه.

استفاده از صفحه نازک تانتالیوم و ساختارهای مشبک در جراحی فک و صورت و برای درمان آسیب های مغزی تروماتیک انجام می شود. الیاف نخ تانتالیوم جایگزین بافت ماهیچه ای و تاندون می شود. استفاده از تانتالیوم جراحان از فیبر تانتالیوم برای عمل های شکمی، به ویژه برای تقویت دیواره های حفره شکم استفاده می کنند. مش های تانتالیوم در زمینه پروتزهای چشمی ضروری هستند. از نازک ترین نخ های تانتالیوم حتی برای بازسازی تنه های عصبی استفاده می شود.

و البته Ta و ترکیبات آن به همراه Ti در ارتوپدی و ایمپلنتولوژی برای ساخت پروتزهای مفصلی و پروتزهای دندانی کاربرد فراوانی دارند.

از آغاز هزاره جدید، رشته نوآورانه پزشکی بر اساس اصل استفاده از میدان های الکتریکی ساکن برای فعال کردن فرآیندهای زیستی مطلوب در بدن انسان، به طور فزاینده ای محبوب شده است. وجود خواص الکتریکی بالای پوشش پنتوکسید تانتالیوم Ta 2 O 5 از نظر علمی ثابت شده است. لایه‌های الکتریک اکسید تیتانیوم مار در جراحی عروق، اندوپرتز و ساخت ابزار و وسایل پزشکی رایج شده است.

کاربرد عملی تیتانیوم و تانتالیوم در شاخه های خاص پزشکی

تروماتولوژی: ساختارهایی برای همجوشی شکستگی ها

در حال حاضر، برای ادغام سریع شکستگی ها، از فناوری نوآورانه ای مانند استئوسنتز فلزی به طور فزاینده ای استفاده می شود. به منظور اطمینان از موقعیت پایدار قطعات استخوانی، از ساختارهای ثابت کننده مختلف، چه خارجی و چه داخلی، در بدن کاشته می شود. با این حال، محصولات فولادی که قبلاً استفاده شده بودند، به دلیل حساسیت به خوردگی تحت تأثیر محیط تهاجمی بدنه و پدیده گالوانیزه شدن، راندمان پایینی از خود نشان می دهند. در نتیجه، هم تخریب سریع خود فیکساتورها و هم واکنش رد رخ می دهد و باعث ایجاد فرآیندهای التهابی در پس زمینه درد شدید به دلیل تعامل فعال یون های آهن با محیط فیزیولوژیکی بافت های اسکلتی عضلانی در میدان الکتریکی بدن می شود. .

ساخت فیکساتور-ایمپلنت های تیتانیوم و تانتالیوم که دارای خاصیت زیست سازگاری با بافت های زنده هستند، امکان جلوگیری از عواقب نامطلوب را فراهم می کند (شکل 4).

شکل 4. ساختارهای تیتانیوم و تانتالیوم برای استئوسنتز.

طرح های مشابه از پیکربندی های ساده و پیچیده را می توان برای ورود طولانی مدت یا حتی دائمی به بدن انسان استفاده کرد. این امر به ویژه برای بیماران مسن‌تر اهمیت دارد، زیرا نیاز به جراحی برای برداشتن نگهدارنده را از بین می‌برد.

اندو پروتز

مکانیسم های مصنوعی که با جراحی در بافت استخوان کاشته می شوند، اندو پروتز نامیده می شوند. پرکاربردترین آرتروپلاستی مفصل - مفصل ران، شانه، آرنج، زانو، مچ پا و غیره. فرآیند آرتروپلاستی همیشه یک عمل پیچیده است، زمانی که بخشی از مفصل که در معرض ترمیم طبیعی نیست برداشته می شود و سپس با ایمپلنت اندوپرتز جایگزین می شود.

تعدادی الزامات جدی بر اجزای فلزی پروتزهای داخلی تحمیل شده است. آنها باید به طور همزمان دارای خواص سفتی، استحکام، خاصیت ارتجاعی، توانایی ایجاد ساختار سطحی لازم، مقاومت در برابر اثرات خورنده از بدن، از بین بردن خطر رد شدن و سایر ویژگی های مفید باشند.

برای ساخت اندو پروتزها می توان از فلزات بیوانرت مختلف استفاده کرد. جایگاه پیشرو در میان آنها توسط تیتانیوم، تانتالیوم و آلیاژهای آنها اشغال شده است. این مواد بادوام، قوی و آسان برای پردازش، یکپارچگی استخوانی موثر (که توسط بافت استخوانی به عنوان بافت طبیعی بدن درک می شود و واکنش منفی از طرف آن ایجاد نمی کند) و همجوشی سریع استخوان را فراهم می کند و پایداری پروتز را تضمین می کند. دوره های طولانی چند دهه روی انجیر 5 استفاده از تیتانیوم را در آرتروپلاستی لگن نشان می دهد.

شکل 5. تعویض مفصل ران تیتانیوم.

در آرتروپلاستی به عنوان جایگزینی برای استفاده از ساختارهای تمام فلزی، روش اسپری پلاسما پوشش های زیست سازگار محافظ بر پایه اکسیدهای Ti و Ta بر روی سطح اجزای غیرفلزی پروتز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

تیتانیوم خالص و آلیاژهای آن در زمینه پروتزهای داخلی، هم Ti خالص (به عنوان مثال CP-Ti با محتوای Ti 98.2-99.7٪) و هم آلیاژهای آن به طور گسترده استفاده می شود. رایج ترین آنها Ti-6AI-4V با استحکام بالا، با مقاومت در برابر خوردگی و بی اثری بیولوژیکی مشخص می شود. آلیاژ Ti-6A1-4V با استحکام مکانیکی بالا متمایز می شود و ویژگی های محوری پیچشی بسیار نزدیک به استخوان است.

تا به امروز، تعدادی از آلیاژهای مدرن تیتانیوم ساخته شده است. بنابراین، ترکیب شیمیایی آلیاژهای Niobium Ti-5AI-2.5Fe و Ti-6AI-17 حاوی V سمی نیست، علاوه بر این، آنها با مقدار کم مدول الاستیک متمایز می شوند. و آلیاژ Ti-Ta30 با وجود مدول انبساط حرارتی قابل مقایسه با فلز سرامیک مشخص می شود که پایداری آن را در طول تعامل طولانی مدت با اجزای فلزی-سرامیکی ایمپلنت تعیین می کند.

آلیاژهای تانتالیوم - زیرکونیوم. آلیاژهای Ta+Zr خواص مهمی را برای آرتروپلاستی مانند زیست سازگاری با بافت‌های بدن بر اساس خوردگی و مقاومت گالوانیکی، سفتی سطح و ساختار ترابکولار (متخلخل) سطح فلز ترکیب می‌کنند. به دلیل خاصیت ترابکولاریته است که تسریع قابل توجهی در روند ادغام استخوانی امکان پذیر است - رشد بافت استخوانی زنده روی سطح فلزی ایمپلنت.

پروتزهای الاستیک ساخته شده از مش سیم تیتانیوم. به دلیل انعطاف پذیری و سبکی بالا در جراحی های ترمیمی مدرن و سایر صنایع پزشکی، پروتزهای اندوپروتز الاستیک نوآورانه به شکل نازک ترین مش سیم تیتانیوم به طور فعال مورد استفاده قرار می گیرند. ارتجاعی، قوی، الاستیک، بادوام و بیواینرت، مش یک ماده ایده آل برای اندو پروتزهای بافت نرم است (شکل 6).

شکل 6. اندوپرتز مش آلیاژ تیتانیوم برای پلاستیک بافت نرم.

"وب" قبلا با موفقیت در زمینه هایی مانند زنان، جراحی فک و صورت و تروماتولوژی آزمایش شده است. به گفته کارشناسان، پروتزهای تیتانیوم مش از نظر پایداری با خطر تقریباً صفر عوارض جانبی بی بدیل هستند.

آلیاژهای حافظه دار شکل پزشکی تیتانیوم نیکل

امروزه در زمینه های مختلف پزشکی، آلیاژهای نیکلید تیتانیوم که اصطلاحاً دارند. با اثر حافظه شکل (SME). این ماده برای جایگزینی اندو پروتز بافت لیگامانی-غضروفی سیستم اسکلتی عضلانی انسان استفاده می شود.

نیکلید تیتانیوم (اصطلاح بین المللی نیتینول) یک TiNi بین فلزی است که از آلیاژ Ti و Ni به نسبت مساوی به دست می آید. مهمترین ویژگی آلیاژهای نیکلید-تیتانیوم خاصیت فوق الاستیسیته است که EZF بر اساس آن است.

ماهیت اثر این است که نمونه به راحتی با سرد شدن در یک محدوده دمایی خاص تغییر شکل می‌دهد و تغییر شکل زمانی که دما به مقدار اولیه با ظهور خواص سوپرالاستیک افزایش می‌یابد، خودبه‌خود حذف می‌شود. به عبارت دیگر، اگر یک صفحه آلیاژی نیتینول در دمای پایین خم شود، در همان رژیم دمایی شکل جدید خود را برای مدت طولانی خودسرانه حفظ می کند. با این حال، فقط باید دما را به درجه اولیه برسانید، صفحه دوباره مانند فنر صاف می شود و شکل اولیه خود را به خود می گیرد.

نمونه محصولات پزشکی آلیاژ نیتینول در شکل های زیر نشان داده شده است. 7، 8، 9، 10.

شکل 7. مجموعه ای از ایمپلنت های نیکلید تیتانیوم برای تروماتولوژی (به شکل استیپل، منگنه، فیکساتور و غیره).

شکل 8. مجموعه ای از ایمپلنت های نیکلید تیتانیوم برای جراحی (به شکل گیره، گشادکننده، ابزار جراحی).

شکل 9. نمونه هایی از مواد متخلخل و ایمپلنت های نیکلید تیتانیوم برای مهره شناسی (به صورت پروتزهای اندو پروتز، محصولات لایه ای و استوانه ای).

شکل 10. مواد نیکلید تیتانیوم و پروتزهای اندو برای جراحی فک و صورت و دندانپزشکی.

علاوه بر این، آلیاژهای نیکل-تیتانیوم، مانند اکثر محصولات مبتنی بر تیتانیوم، به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و گالوانیکی بالا، بیواینرت هستند. بنابراین، این یک ماده ایده آل در رابطه با بدن انسان برای ساخت ایمپلنت های سازگار با بیومکانیکی (BMCI) است.

استفاده از Ti و Ta برای ساخت استنت های عروقی

استنت ها (از استنت انگلیسی) - در پزشکی به آنها خاص می گویند که به شکل قاب های استوانه ای مشبک الاستیک، ساختارهای فلزی قرار گرفته در داخل عروق بزرگ (رگ ها و شریان ها) و همچنین سایر اندام های توخالی (مری، روده ها، مجاری صفراوی، و غیره) در مناطق باریک پاتولوژیک به منظور گسترش آنها به پارامترهای مورد نیاز و بازیابی باز بودن.

استفاده از روش استنت گذاری در زمینه هایی مانند جراحی عروق و به ویژه آنژیوپلاستی عروق کرونر بیشترین تقاضا را دارد (شکل 11).

شکل 11. نمونه هایی از استنت های عروقی تیتانیوم و تانتالیوم.

تا به امروز، بیش از نیم هزار نوع و طرح مختلف از استنت های عروقی به صورت علمی توسعه یافته و در عمل به کار گرفته شده است. آنها در ترکیب آلیاژ اصلی، طول، پیکربندی سوراخ، نوع پوشش سطح و سایر پارامترهای عملیاتی با یکدیگر متفاوت هستند.

الزامات استنت های عروقی برای اطمینان از عملکرد بی عیب و نقص آنها طراحی شده اند و بنابراین متنوع و بسیار بالا هستند.

این محصولات باید:

• زیست سازگار با بافت های بدن؛
• قابل انعطاف؛
• کشسان؛
• بادوام؛
• پرتوپاک و غیره

مواد اصلی مورد استفاده امروزه در ساخت استنت های فلزی، ترکیبات فلزات نجیب و همچنین Ta، Ti و آلیاژهای آن (VT6S، VT8، VT 14، VT23، نیتینول) است که کاملاً زیست ادغام پذیر با بافت های بدن هستند و ترکیبی پیچیده را با هم ترکیب می کنند. سایر خواص فیزیکی و مکانیکی لازم.

دوخت استخوان ها، عروق و رشته های عصبی

تنه های اعصاب محیطی که در نتیجه آسیب های مکانیکی مختلف یا عوارض بیماری های خاص آسیب دیده اند، نیاز به مداخله جراحی جدی برای ترمیم دارند. وضعیت با این واقعیت تشدید می شود که چنین آسیب شناسی معمولاً در پس زمینه آسیب به اندام های مرتبط مانند استخوان ها، رگ های خونی، ماهیچه ها، تاندون ها و غیره مشاهده می شود. در این مورد، یک برنامه درمانی جامع با استفاده از روش های خاص ایجاد می شود. بخیه ها به عنوان ماده اولیه برای ساخت مواد بخیه - نخ ها، منگنه ها، گیره ها و غیره. - تیتانیوم، تانتالیوم و آلیاژهای آنها به عنوان فلزاتی استفاده می شود که دارای زیست سازگاری شیمیایی و کل مجموعه خواص فیزیکی و مکانیکی لازم هستند.

شکل های زیر نمونه هایی از این عملیات را نشان می دهد.

شکل 12. دوخت استخوان با منگنه های تیتانیومی.

شکل 13. دوخت یک دسته از رشته های عصبی با استفاده از بهترین رشته های تانتالیوم.

شکل 14. دوخت ظروف با استفاده از منگنه تانتالیوم.

در حال حاضر، فناوری‌های پیشرفته‌تر و پیشرفته‌تری از استئوپلاستی عصبی و وازوپلاستی در حال توسعه است، با این حال، مواد تیتانیوم تانتالیومی که برای این کار استفاده می‌شوند همچنان کف دست را بیش از سایرین نگه می‌دارند.

جراحی پلاستیک

جراحی پلاستیک عبارت است از برداشتن عیوب اندام از طریق جراحی به منظور بازسازی نسبت های آناتومیک ایده آل آنها. اغلب، چنین بازسازی هایی با استفاده از محصولات فلزی مختلف کاشته شده در بافت ها به شکل صفحات، مش، فنر و غیره انجام می شود.

به ویژه در این زمینه نشان دهنده جمجمه است - عملی برای اصلاح بدشکلی جمجمه. بسته به اندیکاسیون ها در هر موقعیت بالینی خاص، کرانیوپلاستی را می توان با اعمال صفحات تیتانیوم سفت یا مش های تانتالیوم الاستیک در ناحیه جراحی انجام داد. در هر دو مورد، هم استفاده از فلزات خالص بدون افزودنی های آلیاژی و هم از آلیاژهای بیواینرت آنها مجاز است. نمونه هایی از کرانیوپلاستی با استفاده از صفحه تیتانیوم و مش تانتالیوم در شکل های زیر نشان داده شده است.

شکل 15. کرانیوپلاستی با استفاده از صفحه تیتانیوم.

شکل 16. کرانیوپلاستی با مش تانتالیوم.

از ساختارهای تیتانیوم تانتالیوم نیز می توان برای ترمیم زیبایی صورت، سینه، باسن و بسیاری از اندام های دیگر استفاده کرد.

جراحی مغز و اعصاب (تحمل میکروکلیپ)

کلیپینگ (به انگلیسی clip clip) یک عمل جراحی مغز و اعصاب بر روی عروق مغز است که هدف آن متوقف کردن خونریزی (به ویژه هنگامی که آنوریسم پاره می شود) یا قطع کردن عروق کوچک آسیب دیده از گردش خون است. ماهیت روش قیچی در این واقعیت نهفته است که گیره های فلزی مینیاتوری - گیره ها - بر روی مناطق آسیب دیده قرار می گیرند.

تقاضا برای روش برش، در درجه اول در زمینه جراحی مغز و اعصاب، با عدم امکان بستن عروق کوچک مغز با استفاده از روش های سنتی توضیح داده می شود.

با توجه به تنوع و ویژگی موقعیت های بالینی در حال ظهور، طیف گسترده ای از گیره های عروقی در عمل جراحی مغز و اعصاب استفاده می شود که در هدف خاص، روش تثبیت، ابعاد و سایر پارامترهای عملکردی متفاوت است (شکل 17).

شکل 17. گیره برای خاموش کردن آنوریسم مغزی.

در عکس ها، گیره ها بزرگ به نظر می رسند، اما در واقعیت بزرگتر از ناخن کودک نیستند و زیر میکروسکوپ نصب می شوند (شکل 18).

شکل 18. جراحی برای کلیپ آنوریسم عروق مغزی.

برای ساخت گیره ها، به عنوان یک قاعده، سیم مسطح از تیتانیوم خالص یا تانتالیوم، در برخی موارد از نقره استفاده می شود. چنین محصولاتی نسبت به بصل النخاع کاملاً بی اثر هستند، بدون ایجاد واکنش متقابل.

ارتوپدی دندان

تیتانیوم، تانتالیوم و آلیاژهای آنها کاربرد پزشکی گسترده ای در دندانپزشکی پیدا کرده اند، یعنی در زمینه پروتزهای دندانی.

حفره دهان یک محیط تهاجمی خاص است که بر مواد فلزی تأثیر منفی می گذارد. حتی چنین فلزات گرانبهایی که به طور سنتی در پروتزهای دندانی مورد استفاده قرار می گیرند، مانند طلا و پلاتین، در حفره دهان، نمی توانند به طور کامل در برابر خوردگی و پس زدن بعدی مقاومت کنند، بدون توجه به هزینه بالا و جرم بزرگ که باعث ناراحتی بیماران می شود. از سوی دیگر، سازه های ارتوپدی سبک وزن ساخته شده از پلاستیک اکریلیک نیز به دلیل شکنندگی در برابر انتقاد جدی قرار نمی گیرند. یک انقلاب واقعی در دندانپزشکی، ساخت روکش‌های فردی و همچنین پل‌ها و پروتزهای متحرک بر پایه تیتانیوم و تانتالیوم بوده است. این فلزات، به دلیل ویژگی‌های ارزشمند ذاتی خود مانند بی‌اثری بیولوژیکی و استحکام بالا در ارزانی نسبی، با موفقیت با طلا و پلاتین رقابت می‌کنند و حتی در تعدادی از پارامترها از آنها پیشی می‌گیرند.

به طور خاص، تاج های تیتانیوم مهر و موم شده و جامد بسیار محبوب هستند (شکل 19). و روکش های پلاسما پاشیده شده از نیترید تیتانیوم TiN عملاً از نظر ظاهر و خواص عملکردی از طلا قابل تشخیص نیستند (شکل 19).

شکل 19. روکش تیتانیوم جامد و روکش با نیترید تیتانیوم.

در مورد پروتزها، می توان آنها را ثابت کرد (پل) برای بازیابی چندین دندان مجاور یا قابل جابجایی، در صورت از بین رفتن کل دندان (آدنتی کامل فک). رایج ترین پروتزها قلاب (از آلمانی der Bogen "arc") هستند.

پروتز قلاب با وجود یک قاب فلزی که قسمت پایه روی آن وصل شده است به خوبی متمایز می شود (شکل 20).

شکل 20. پروتز گیره فک پایین.

امروزه قسمت گیره پروتز و گیره ها معمولا از تیتانیوم طبی خالص با خلوص بالا برند HDTV ساخته می شود.

یک انقلاب واقعی در دندانپزشکی تقاضای روزافزون برای پروتزهای ایمپلنت بوده است. پروتز روی ایمپلنت مطمئن ترین راه برای تثبیت سازه های ارتوپدی است که در این مورد برای چندین دهه یا حتی مادام العمر مفید است.

ایمپلنت دندان (دندان) ساختاری دو تکه است که به عنوان تکیه گاه تاج ها و همچنین بریج ها و پروتزهای متحرک عمل می کند که قسمت پایه آن (خود ایمپلنت) یک پین مخروطی شکل است که مستقیماً به استخوان فک پیچ می شود. یک اباتمنت روی سکوی بالایی ایمپلنت نصب می شود که برای ثابت کردن تاج یا پروتز عمل می کند (شکل 21).

شکل 21 ایمپلنت دندان Nobel Biocare ساخته شده از تیتانیوم خالص درجه 4 (G4Ti).

بیشتر اوقات ، برای ساخت قسمت پیچ ایمپلنت ، از تیتانیوم پزشکی خالص با پوشش سطحی تانتالیوم-نیوبیوم استفاده می شود که به فعال شدن فرآیند ادغام استخوانی - ادغام فلز با بافت های زنده استخوان و لثه کمک می کند.

با این حال، برخی از تولید کنندگان ترجیح می دهند ایمپلنت های نه دو تکه، بلکه یک تکه تولید کنند، که در آن قسمت پیچ و اباتمنت دارای ساختاری مجزا نیستند، بلکه ساختاری یکپارچه دارند. به عنوان مثال، در همان زمان، شرکت آلمانی Zimmer، ایمپلنت های یک تکه را از تانتالیوم متخلخل تولید می کند که در مقایسه با تیتانیوم، انعطاف پذیری بیشتری دارد و در بافت استخوانی با خطر عوارض تقریباً صفر تعبیه می شود (شکل 22).

شکل 22 ایمپلنت های دندانی یک تکه متخلخل تانتالیوم زیمر.

تانتالیوم، برخلاف تیتانیوم، فلز سنگین‌تری است، بنابراین ساختار متخلخل به طور قابل‌توجهی محصول را سبک می‌کند، بدون اینکه نیازی به رسوب خارجی اضافی یک پوشش استخوانی ادغام‌کننده داشته باشد.

نمونه هایی از پروتز ایمپلنت تک دندانی (تاج) و با نصب پروتزهای متحرک روی ایمپلنت در شکل 1 نشان داده شده است. 23.

شکل 23. نمونه هایی از استفاده از ایمپلنت تیتانیوم تانتالیوم در پروتزهای دندانی.

امروزه علاوه بر روش‌های موجود، روش‌های جدیدتری برای پروتز روی ایمپلنت‌ها در حال توسعه است که کارایی بالایی را در موقعیت‌های بالینی مختلف نشان می‌دهد.

ساخت ابزار پزشکی

امروزه صدها نوع ابزار مختلف جراحی و آندوسکوپی و تجهیزات پزشکی در عمل بالینی جهانی استفاده می شود که با استفاده از تیتانیوم و تانتالیوم ساخته می شوند (GOST 19126-79 "ابزار فلزی پزشکی. مشخصات عمومی". شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی، باعث بی اثری بیولوژیکی می شود.

ابزارهای پزشکی تیتانیوم تقریباً دو برابر سبک‌تر از همتایان فولادی هستند، در حالی که راحت‌تر و بادوام‌تر هستند.

شکل 24. ابزار جراحی ساخته شده بر روی پایه تیتانیوم تانتالیوم.

صنایع پزشکی اصلی که در آن ابزارهای تیتانیوم تانتالیوم بیشترین تقاضا را دارند عبارتند از چشم پزشکی، دندانپزشکی، گوش و حلق و بینی و جراحی. طیف گسترده ای از ابزارها شامل صدها نوع کاردک، گیره، گشادکننده، آینه، گیره، قیچی، انبر، چاقوی جراحی، استریل کننده، لوله، اسکنه، موچین، انواع بشقاب می باشد.

ویژگی های بیوشیمیایی و فیزیکی-مکانیکی ابزار تیتانیوم سبک برای جراحی های میدانی نظامی و اکسپدیشن های مختلف از ارزش ویژه ای برخوردار است. در اینجا آنها کاملاً ضروری هستند ، زیرا در شرایط شدید ، به معنای واقعی کلمه هر 5-10 گرم محموله اضافی بار قابل توجهی است و مقاومت در برابر خوردگی و حداکثر قابلیت اطمینان الزامی است.

تیتانیوم، تانتالیوم و آلیاژهای آنها به شکل محصولات یکپارچه یا پوشش های محافظ نازک به طور فعال در ابزار دقیق پزشکی استفاده می شود. آنها در ساخت دستگاه های تقطیر، پمپ های پمپاژ مواد تهاجمی، استریل کننده ها، اجزای بیهوشی و تجهیزات تنفسی، پیچیده ترین دستگاه ها برای تکثیر کار ارگان های حیاتی مانند "قلب مصنوعی"، "ریه مصنوعی"، "کلیه مصنوعی" استفاده می شوند. "، و غیره.

سرهای تیتانیوم دستگاه های اولتراسونیک با وجود این واقعیت که آنالوگ های سایر مواد، حتی با قرار گرفتن نامنظم در معرض ارتعاشات اولتراسونیک، به سرعت غیرقابل استفاده می شوند، طولانی ترین عمر مفید را دارند.

علاوه بر موارد فوق، می توان به این نکته اشاره کرد که تیتانیوم مانند تانتالیوم، بر خلاف بسیاری از فلزات دیگر، توانایی دفع ("دفع") تشعشعات ایزوتوپ های رادیواکتیو را دارد و به همین دلیل به طور فعال در تولید وسایل حفاظتی مختلف استفاده می شود. تجهیزات رادیولوژی

نتیجه

توسعه و تولید تجهیزات پزشکی یکی از زمینه های پیشرفت علمی و فناوری است که به شدت در حال توسعه است. با آغاز هزاره سوم، علم و فناوری پزشکی به یکی از نیروهای محرکه اصلی تمدن مدرن جهان تبدیل شد.

اهمیت فلزات در زندگی انسان به طور پیوسته در حال افزایش است. تغییرات انقلابی در پس زمینه توسعه فشرده علم مواد علمی و متالورژی عملی در حال وقوع است. و اکنون، در دهه های اخیر، فلزات صنعتی مانند تیتانیوم و تانتالیم "بر روی سپر تاریخ" مطرح شده اند، که با همه دلایل درست، می توان آنها را مصالح ساختاری هزاره جدید نامید.

اهمیت تیتانیوم در پزشکی مدرن را نمی توان نادیده گرفت. علیرغم سابقه نسبتا کوتاه استفاده عملی، این ماده به یکی از مواد پیشرو در بسیاری از صنایع پزشکی تبدیل شده است. تیتانیوم و آلیاژهای آن دارای مجموع تمام ویژگی‌های لازم برای این کار هستند: مقاومت در برابر خوردگی (و در نتیجه خنثی بودن زیستی) و همچنین سبکی، استحکام، سختی، استحکام، دوام، خنثی بودن گالوانیکی و غیره.

از نظر اهمیت عملی و تانتالیوم کمتر از تیتانیوم نیست. با تشابه کلی اکثر خواص مفید، در برخی کیفیت ها پست تر و در برخی بر یکدیگر برتری دارند. به همین دلیل است که قضاوت عینی در مورد اولویت هر یک از این فلزات برای پزشکی دشوار است و به سختی معقول است: آنها به جای تضاد با یکدیگر، مکمل یکدیگر هستند. کافی است بگوییم که ساختارهای پزشکی مبتنی بر آلیاژهای تیتانیوم تانتالیوم که تمام مزایای Ti و Ta را با هم ترکیب می کنند، به طور فعال در حال توسعه هستند و در عمل مورد استفاده قرار می گیرند. و بسیار تصادفی نیست که در سال های اخیر تلاش های موفقیت آمیز بیشتری برای ایجاد اندام های مصنوعی کامل که مستقیماً از تیتانیوم، تانتالیم و ترکیبات آنها در بدن انسان کاشته شده اند، صورت گرفته است. زمانی نزدیک می شود که مثلاً مفاهیم "قلب تیتانیومی" یا "اعصاب تانتالیومی" با اطمینان از مقوله چهره های گفتاری به سطحی کاملاً عملی منتقل شوند.

آلیاژهای کروم کبالت

آلیاژهای کبالت کروم درجه KHS

کبالت 66-67 درصد که به آلیاژ سختی می دهد و در نتیجه خواص مکانیکی آلیاژ را بهبود می بخشد.

کروم 26-30 درصد معرفی شده برای ایجاد سختی آلیاژ و افزایش مقاومت در برابر خوردگی، تشکیل یک فیلم غیرفعال بر روی سطح آلیاژ.

نیکل 3-5٪، که باعث افزایش انعطاف پذیری، چقرمگی، چکش خواری آلیاژ می شود و در نتیجه خواص تکنولوژیکی آلیاژ را بهبود می بخشد.

مولیبدن 4-5.5 درصد که برای افزایش استحکام آلیاژ با ریزدانه سازی آن از اهمیت بالایی برخوردار است.

منگنز 0.5 درصد که استحکام، کیفیت ریخته گری را افزایش می دهد، نقطه ذوب را کاهش می دهد، به حذف ترکیبات دانه ای سمی از آلیاژ کمک می کند.

کربن 0.2 درصد که نقطه ذوب را کاهش می دهد و سیالیت آلیاژ را بهبود می بخشد.

سیلیکون 0.5٪، بهبود کیفیت ریخته گری، افزایش سیالیت آلیاژ.

آهن 0.5٪، افزایش سیالیت، افزایش کیفیت ریخته گری.

نیتروژن 0.1٪ که نقطه ذوب را کاهش می دهد، سیالیت آلیاژ را بهبود می بخشد. در عین حال، افزایش نیتروژن بیش از 1٪ باعث بدتر شدن شکل پذیری آلیاژ می شود.

بریلیم 0-1.2٪

آلومینیوم 0.2٪

ویژگی ها: CCS دارای خواص فیزیکی و مکانیکی بالا، چگالی نسبتا کم و سیالیت عالی است که امکان ریخته گری محصولات دندانی روباز با استحکام بالا را فراهم می کند. نقطه ذوب 1458 درجه سانتیگراد است، ویسکوزیته مکانیکی 2 برابر بیشتر از طلا است، حداقل استحکام کششی 6300 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. مدول الاستیسیته بالا و چگالی کمتر (8 گرم بر سانتی متر مکعب) امکان تولید پروتزهای سبک تر و قوی تر را فراهم می کند. آنها همچنین در برابر سایش مقاومت بیشتری دارند و درخشش آینه ای سطح را که با پرداخت پولیش ایجاد می شود، برای مدت طولانی تری حفظ می کنند. این آلیاژ به دلیل خاصیت ریخته گری خوب و ضد خوردگی آن در دندانپزشکی ارتوپدی برای ساخت روکش های ریخته گری، بریج ها، طرح های مختلف پروتزهای قلابی ریخته گری یک تکه، فریم های دندان مصنوعی فلزی-سرامیکی، پروتزهای متحرک با پایه های ریخته گری، آتل استفاده می شود. دستگاه ها، قلاب های ریخته گری.

فرم انتشار: تولید شده به صورت بلنک های گرد به وزن 10 و 30 گرم بسته بندی شده در 5 و 15 عدد.

تمام آلیاژهای فلزی تولید شده برای دندانپزشکی ارتوپدی به 4 گروه اصلی تقسیم می شوند:

Bygodents - آلیاژهای برای پروتزهای متحرک ریخته گری.

KX-Dents - آلیاژهای پروتزهای سرامیکی و فلزی.

HX-Dents - آلیاژهای نیکل کروم برای پروتزهای فلزی و سرامیکی.

دندان‌ها آلیاژهای آهن، نیکل و کروم برای دندان‌های مصنوعی هستند.

1. Bygodents. آنها یک آلیاژ چند جزئی هستند.

ترکیب: کبالت، کروم، مولیبدن، نیکل، کربن، سیلیکون، منگنز.

خواص: چگالی - 8.35 گرم بر سانتی متر 3، سختی برینل - 360-400 HB، نقطه ذوب آلیاژ - 1250-1400 درجه سانتیگراد.

کاربرد: برای ساخت پروتزهای قلاب ریخته گری، گیره ها، دستگاه های آتل استفاده می شود.

واک Byugodent CCS (نرم)- حاوی 63 درصد کبالت، 28 درصد کروم، 5 درصد مولیبدن است.

Bygodent CCN vac (معمولی) - حاوی 65% کبالت، 28% کروم، 5% مولیبدن و همچنین محتوای کربن بالا و فاقد نیکل است.

Bygodent CCH vac (سخت)- اساس کبالت - 63٪، کروم - 30٪ و مولیبدن - 5٪ است. این آلیاژ دارای حداکثر محتوای کربن 0.5٪ است، علاوه بر این آلیاژ شده با نیوبیم - 2٪ و حاوی نیکل نیست. دارای پارامترهای الاستیک و استحکام فوق العاده بالایی است.

واکس Byugodent CCC (مس)- اساس کبالت - 63٪، کروم - 30٪، مولیبدن - 5٪. ترکیب شیمیایی آلیاژها شامل مس و محتوای کربن بالا - 0.4٪ است. در نتیجه آلیاژ خاصیت کشسانی و استحکام بالایی دارد. وجود سطوح کم عمق در آلیاژ پولیش و همچنین سایر پردازش مکانیکی پروتزها از آن را تسهیل می کند.

Bygodent CCL vac (مایع)- علاوه بر کبالت - 65٪، کروم - 28٪ و مولیبدن - 5٪، بور و سیلیکون به ترکیب آلیاژ وارد می شود. این آلیاژ دارای سیالیت عالی و خواص متعادل است.

2. KH-Dents

کاربردها: برای ساخت چارچوب های فلزی ریخته گری با روکش های چینی استفاده می شود. لایه اکسیدی تشکیل شده بر روی سطح آلیاژها امکان اعمال پوشش های سرامیکی یا شیشه سرامیک را فراهم می کند. انواع مختلفی از این آلیاژ وجود دارد: CS، CN، CB، CC، CL، DS، DM.

KH-Dent CN vac (طبیعی) حاوی 67 درصد کبالت، 27 درصد کروم و 4.5 درصد مولیبدن است، اما فاقد کربن و نیکل است. این به طور قابل توجهی ویژگی های پلاستیکی آن را بهبود می بخشد و سختی را کاهش می دهد.

واکس CB KX-Dent (باندی)دارای ترکیبات زیر است: 66.5٪ کبالت، 27٪ کروم، 5٪ مولیبدن. این آلیاژ ترکیب خوبی از خواص ریخته گری و مکانیکی دارد.

3. NH-Dents

ترکیب: نیکل - 60-65٪؛ کروم - 23-26٪؛ مولیبدن - 6-11٪؛ سیلیکون - 1.5-2٪؛ حاوی کربن نیستند

آلیاژهای NH-Dent بر پایه نیکل کروم

کاربرد: برای روکش های فلزی-سرامیکی با کیفیت بالا و پل های کوچک، سختی و استحکام بالایی دارند. چارچوب پروتزها به راحتی آسیاب و صیقلی می شوند.

خواص: آلیاژها دارای خواص ریخته‌گری خوبی هستند، حاوی افزودنی‌های تصفیه‌کننده هستند که نه تنها به دست آوردن یک محصول با کیفیت در هنگام ریخته‌گری در ماشین‌های ذوب القایی با فرکانس بالا، بلکه استفاده مجدد تا 30 درصد از اسپروها در مذاب‌های جدید را ممکن می‌سازد. انواع مختلفی از این آلیاژ وجود دارد: NL، NS، NH.

HX-Dent NS vac (نرم) - در ترکیب آن حاوی نیکل - 62٪، کروم - 25٪ و مولیبدن - 10٪ است. دارای پایداری ابعادی بالا و انقباض کم است که امکان ریختن پل های طولانی را در یک مرحله فراهم می کند.

HX-Dent NL vac (مایع) - حاوی 61 درصد نیکل، 25 درصد کروم و 9.5 درصد مولیبدن است. این آلیاژ خاصیت ریخته گری خوبی دارد و امکان به دست آوردن ریخته گری با دیواره های نازک و روباز را فراهم می کند.

4. فرورفتگی

خواص: آلیاژهای نوع دنتان برای جایگزینی فولادهای ضد زنگ ریختگی طراحی شده اند. آنها دارای شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی به طور قابل توجهی بالاتر هستند، زیرا آنها تقریباً 3 برابر نیکل و 5٪ کروم بیشتری دارند. آلیاژها خواص ریخته گری خوبی دارند - انقباض کم و سیالیت خوب. در ماشینکاری بسیار چکش خوار.

کاربردها: برای ساخت تاج های تک ریخته گری، روکش های ریخته گری با روکش پلاستیکی استفاده می شود. انواع مختلفی از این آلیاژ وجود دارد: DL، D، DS، DM.

دنتان دیحاوی 52 درصد آهن، 21 درصد نیکل، 23 درصد کروم است. دارای انعطاف پذیری بالا و مقاومت در برابر خوردگی، انقباض کم و سیالیت خوب است.

Dentan DMحاوی 44 درصد آهن، 27 درصد نیکل، 23 درصد کروم و 2 درصد مولیبدن است. مولیبدن به ترکیب آلیاژ اضافه شد که استحکام آن را در مقایسه با آلیاژهای قبلی در مقایسه با همان سطح ماشینکاری، سیالیت و سایر خواص تکنولوژیکی افزایش داد.

برای برخی از آلیاژهای نیکل کروم، وجود یک فیلم اکسید می تواند منفی باشد، زیرا در دمای پخت بالا، اکسیدهای نیکل و کروم در پرسلن حل می شوند و آن را رنگ می کنند. افزایش مقدار اکسید کروم در چینی منجر به کاهش ضریب انبساط حرارتی آن می شود که ممکن است باعث کنده شدن سرامیک از فلز شود.

آلیاژهای تیتانیوم

خواص: آلیاژهای تیتانیوم دارای خواص فنی و فیزیکی-مکانیکی بالا و همچنین بی اثری بیولوژیکی هستند. نقطه ذوب آلیاژ تیتانیوم 1640 درجه سانتیگراد است. محصولات ساخته شده از تیتانیوم دارای بی اثری مطلق نسبت به بافت های حفره دهان، عدم وجود اثرات سمی، عایق حرارتی و آلرژیک، ضخامت و وزن کم با استحکام کافی پایه به دلیل استحکام ویژه بالای تیتانیوم، وفاداری بالا در تولید مثل هستند. کوچکترین جزئیات نقش برجسته تخت مصنوعی.

ورق VT-100- برای ساخت روکش های مهر شده (ضخامت 0.14-0.28 میلی متر)، پایه های مهر شده (0.35-0.4 میلی متر) پروتزهای متحرک استفاده می شود.

VT-5L - بازیگران -برای ساخت تاج های ریخته گری، پل ها، قاب های پروتزهای آتل قلاب، پایه های فلزی ریخته گری استفاده می شود.