Előnyben részesített titánminőségek a fogászatban. biológiai közömbösség és korrózióállóság kis koncentrációban savakkal és lúgokkal szemben

Titánötvözetek magas technológiai és fizikai-mechanikai tulajdonságokkal, valamint toxikológiai tehetetlenséggel rendelkeznek. A VT-100 titánlemez minőségű bélyegzett koronák (vastagsága 0,14-0,28 mm), kivehető fogsorok bélyegzett alapjai (0,35-0,4 mm), titán-kerámia fogsor keretei, különféle kivitelű implantátumok készítésére szolgál. A Titanium VT-6-ot beültetésre is használják.

Öntött koronák, hidak, íves (kapcsos) keretek, sínprotézisek és öntött fém alapok készítésére szolgál. öntött titán VT-5L. A titánötvözet olvadáspontja 1640 °C.

A külföldi szakirodalomban van egy olyan álláspont, amely szerint titán és ötvözetei az arany alternatívájaként működik. Levegőnek kitéve a titán vékony inert oxidréteget képez. További előnyei közé tartozik az alacsony hővezető képesség, valamint a kompozit cementekkel és porcelánnal való kötés képessége. Hátránya az öntvény megszerzésének nehézsége (a tiszta titán 1668 °C-on megolvad, és könnyen reagál a hagyományos formázóanyagokkal és oxigénnel). Következésképpen speciális eszközökben, oxigénmentes környezetben kell önteni és forrasztani. Titán és nikkel ötvözeteit fejlesztik, amelyek hagyományos módszerrel önthetők (egy ilyen ötvözet nagyon kevés nikkeliont bocsát ki, és jól kötődik a porcelánhoz). A rögzített protézisek (elsősorban koronák és hidak) készítésének új módszerei CAD/CAM technológiával (számítógéppel segített modellezés/számítógépes marás) azonnal kiküszöbölnek minden öntési problémát. Néhány sikert a hazai tudósok is értek el.

A 0,3-0,7 mm vastag vékonyrétegű titántalpú kivehető fogsorok a következő főbb előnyökkel rendelkeznek a más anyagból készült bázisú fogsorokhoz képest:

Abszolút tehetetlenség a szájszövetekkel szemben, ami teljesen kiküszöböli az allergiás reakció lehetőségét a nikkelre és a krómmal szemben, amelyek más ötvözetekből készült fémalapok részét képezik; - a műanyag alapokra jellemző mérgező, hőszigetelő és allergiás hatások teljes hiánya; - a titán nagy fajlagos szilárdságának köszönhetően kis vastagság és súly kellő alapmerevséggel; - nagy pontosság a műágy domborművének legapróbb részleteinek reprodukálása, amelyek nem érhetők el más fémből készült műanyag és öntött alapoknál; - jelentős könnyítés a páciens protézishez való alkalmazkodásában; - az ételek jó dikciója és ízérzékelése.

A porózus titánt és az alakmemóriával rendelkező titán-nikkelidet a fogászatban implantátumok anyagaként használják. Volt egy időszak, amikor a fémprotézisek titán-nitriddel való bevonása elterjedt a fogászatban, arany árnyalatot adva az acélnak és a CHS-nek, és a módszer szerzői szerint elkülönítve a forrasztósort. Ezt a technikát azonban nem használják széles körben a következő okok miatt:

1) a rögzített protézisek titán-nitrid bevonata régi technológián, azaz sajtoláson és forrasztáson alapul;

2) a titán-nitrid bevonatú protézisek használatakor régi protetikai technológiát alkalmaznak, így az ortopéd fogorvosok képzettsége nem emelkedik, hanem az 50-es évek szintjén marad;

3) a titán-nitrid bevonatú protézisek nem esztétikusak, és a lakosság egy részének rossz ízlésére készültek. A feladatunk nem a fogazat hibájának kiemelése, hanem elrejtése. És ebből a szempontból ezek a protézisek elfogadhatatlanok. Az aranyötvözeteknek esztétikai hátrányai is vannak. De az ortopéd fogorvosok elkötelezettségét az aranyötvözetek iránt nem a színük, hanem a gyárthatóságuk és a szájfolyadékkal szembeni nagy ellenállásuk magyarázza;

4) klinikai megfigyelések kimutatta, hogy a titán-nitrid bevonat leválik, más szóval ez a bevonat sorsa a többi bimetáléval azonos;

5) szem előtt kell tartani, hogy pácienseink intellektuális szintje jelentősen megnőtt, és ezzel párhuzamosan a protézis megjelenésével szemben támasztott követelmények is megnőttek. Ez szembeszáll néhány ortopéd erőfeszítésével, hogy aranyötvözet helyettesítőt találjanak;

6) a fix fogsorok titán-nitriddel való bevonása - javaslat megjelenésének okai egyrészt az ortopéd fogászat anyagi és technikai bázisának elmaradottsága, másrészt egyesek nem megfelelő szakmai kultúrája. fogorvosok.

Ehhez nagy mennyiségű mérgező anyagot lehet hozzáadni allergiás reakciók a betegek testét a rögzített protézisek titán-nitrid bevonatán.

Számos alap- és alkalmazott tanulmány állítja a legjobb anyag A titánt fogászati ​​implantátumok gyártására használják.

Oroszországban a kereskedelmileg tiszta, BT 1-0 és BT 1-00 (GOST 19807-91) titánt használják különféle szerkezetek gyártásához, külföldön pedig úgynevezett „kereskedelmileg tiszta” titánt használnak, amelyet 4 osztályra osztanak. (Grade 1-4 ASTM, ISO). Ti-6Al-4V (ASTM, ISO) titánötvözetet is használnak, amely a hazai BT-6 ötvözet analógja. Mindezek az anyagok különböznek kémiai összetételükben és mechanikai tulajdonságaikban.

Titanium Grade 1,2,3 – a fogászatban nem használják, mert túl puha.

A tiszta titán, 4. fokozat (CP4) előnyei

• Jobb biológiai kompatibilitás
• Mérgező vanádium hiánya (V)
• Jobb korrózióállóság
• 100%-ban nincs allergiás reakció

Tudományos cikkekből, külföldi cégek módszertani és prezentációs kiadványaiból készült tanulmány szerint ASTM, ISO, GOST szabványok állnak rendelkezésre összehasonlító táblázatok a különböző minőségű titán tulajdonságai és összetétele.

1. táblázat. A titán kémiai összetétele az ISO 5832/II és az ASTM F 67-89 szerint.

** Az ISO és az ASTM adatok sok mindenben megegyeznek, ha eltérnek, az ASTM értékeket zárójelben adjuk meg.

2. táblázat. A titán mechanikai tulajdonságai az ISO 5832/II és az ASTM F 67-89 szerint.

3. táblázat. Titánötvözetek kémiai összetétele a GOST 19807−91 szerint.

* A VT 1-00 titánfokozatú alumínium tömeghányada legfeljebb 0,3%, a VT 1-0 titán minőségben legfeljebb 0,7%.

4. táblázat. Titánötvözetek mechanikai tulajdonságai a GOST 19807−91 szerint.

** Az adatok az OST 1 90 173-75 szerint vannak megadva.
*** A rendelkezésre álló irodalomban nem található adat.

A figyelembe vett anyagok közül a legerősebb a Ti-6Al-4V ötvözet (a VT-6 hazai analógja). A szilárdság növelése az alumínium és a vanádium összetételébe történő bevezetésével érhető el. Ez az ötvözet azonban az első generációs bioanyagok közé tartozik, és annak ellenére, hogy nincsenek klinikai ellenjavallatok, egyre ritkábban használják. Ez a rendelkezés a nagy ízületek endoprotézisének problémáira vonatkozik.

A jobb biológiai kompatibilitás szempontjából a „tiszta” titán csoportjába tartozó anyagok tűnnek ígéretesebbnek. Meg kell jegyezni, hogy amikor „tiszta” titánról beszélnek, akkor a titán azon négy fajtájának egyikét értik, amelyek a testszövetekbe való bejuttatásra engedélyezettek. nemzetközi szabványok. Amint a fenti adatokból látható, kémiai összetételükben különböznek, ami valójában meghatározza a biológiai kompatibilitást és a mechanikai tulajdonságokat.

Ezen anyagok szilárdságának kérdése is fontos. A legjobb tulajdonságok a titán ebből a szempontból a 4. osztályba tartozik.
Kémiai összetételének mérlegelésekor meg kell jegyezni, hogy ez a titánminőség megnövekedett oxigén- és vastartalommal rendelkezik. Az alapvető kérdés az, hogy ez rontja-e a biológiai kompatibilitást?

Az oxigén növekedése valószínűleg nem lesz negatív. A 4. fokozatú titán vastartalmának 0,3%-os növekedése (az 1. fokozathoz képest) némi aggodalomra adhat okot, mivel a kísérleti adatok szerint a vas (valamint az alumínium) a testszövetbe beültetve kötőszövet képződéséhez vezet. az implantátum-szövet réteg, ami a fém elégtelen bioinertségének a jele. Ezenkívül ugyanezen adatok szerint a vas elnyomja a bionövények növekedését. Azonban, mint említettük, a fenti adatok a „tiszta” fémek beültetésére vonatkoznak.

Ebben az esetben az a fontos kérdés, hogy vajon a vasionok egy titán-oxid rétegen keresztül kijuthatnak-e a környező szövetekbe, és ha igen, milyen sebességgel és milyen az ezt követő anyagcsere? A rendelkezésre álló szakirodalomban nem találtunk erre vonatkozó információt.

A külföldi és a hazai szabványok összehasonlítása során megállapítható, hogy a hazánkban klinikai használatra engedélyezett VT 1-0 és VT 1-00 titánötvözetek gyakorlatilag a „tiszta” titán 1. és 2. fokozatának felelnek meg. Csökkentett tartalom Ezekben a minőségekben az oxigén és a vas szilárdsági tulajdonságaik csökkenéséhez vezet, ami nem tekinthető kedvezőnek. Bár a titán VT 1-00 szakítószilárdság felső határa a 4. fokozat hasonló mutatójának felel meg, a hazai ötvözet folyáshatára csaknem kétszer alacsonyabb. Ezenkívül alumíniumot is tartalmazhat, ami, mint fentebb említettük, nem kívánatos.

A külföldi szabványok összehasonlításakor megállapítható, hogy az amerikai szabvány szigorúbb, és az ISO szabványok számos ponton hivatkoznak az amerikaiakra. Ezenkívül az amerikai delegáció ellenzi a sebészetben használt titánra vonatkozó ISO-szabvány jóváhagyását.

Így kijelenthető, hogy:
A fogászati ​​implantátumok gyártásához manapság a legjobb anyag az ASTM szabvány szerinti „tiszta” 4-es osztályú titán, mivel:

• nem tartalmaz mérgező vanádiumot, mint például a Ti-6Al-4V ötvözet;
• összetételében a Fe jelenléte (tizedszázalékban mérve) nem tekinthető negatívnak, hiszen még a vasionok környező szövetekbe történő esetleges kibocsátása esetén sem mérgező a szövetekre gyakorolt ​​hatás, mint a vanádium;
• a 4. osztályú titán jobb szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik, mint a „tiszta” titán csoport más anyagai;

Kobalt-króm ötvözetek

Kobalt-króm ötvözetek minősége KHS

kobalt 66-67%, ami az ötvözet keménységét adja, ezáltal javítja az ötvözet mechanikai tulajdonságait.

króm 26-30%, amelyet az ötvözet keménységének kölcsönzésére és a korrózióállóság növelésére vezetnek be, passziváló filmet képezve az ötvözet felületén.

nikkel 3-5%, növelve az ötvözet hajlékonyságát, szívósságát és alakíthatóságát, ezáltal javítva az ötvözet technológiai tulajdonságait.

molibdén 4-5,5%, aminek nagy jelentősége van az ötvözet szilárdságának növelésében azáltal, hogy finomszemcséssé teszi.

mangán 0,5%, amely növeli a szilárdságot és az öntési minőséget, csökkenti az olvadáspontot, és segít eltávolítani a mérgező szemcsés vegyületeket az ötvözetből.

szén 0,2%, ami csökkenti az olvadáspontot és javítja az ötvözet folyékonyságát.

szilícium 0,5%, amely javítja az öntvények minőségét és növeli az ötvözet folyékonyságát.

vas 0,5%, a folyékonyság növelése, az öntés minőségének javítása.

nitrogén 0,1%, ami csökkenti az olvadáspontot és javítja az ötvözet folyékonyságát. Ugyanakkor a nitrogén több mint 1%-os növekedése rontja az ötvözet rugalmasságát.

berillium 0-1,2%

alumínium 0,2%

TULAJDONSÁGOK: A KHS magas fizikai és mechanikai tulajdonságokkal, viszonylag kis sűrűséggel és kiváló folyékonysággal rendelkezik, ami lehetővé teszi nagy szilárdságú áttört fogászati ​​termékek öntését. Olvadáspontja 1458C, mechanikai viszkozitása kétszerese az aranynak, a minimális szakítószilárdság 6300 kgf/cm2. A nagy rugalmassági modulus és az alacsonyabb sűrűség (8 g/cm3) könnyebb és tartósabb protézisek készítését teszi lehetővé. Kopásállóbbak és hosszabb ideig megőrzik a felület polírozás által adott tükörszerű fényét. Jó öntési és korróziógátló tulajdonságai miatt az ötvözetet az ortopédiai fogászatban használják öntött koronák, hidak, különböző kivitelű tömör öntött kapcsos fogsorok, fémkerámia fogsor keretek, kivehető öntött talpú fogsorok, sínek készítésére. eszközök, öntött kapcsok.

KIBOCSÁTÁSI FORMA: 10 és 30 g tömegű kerek nyersdarabok formájában készül, 5 és 15 db-os csomagolásban.

Az ortopédiai fogászathoz gyártott összes fémötvözet 4 fő csoportra osztható:

A Bygodents ötvözetek öntött kivehető fogsorokhoz.

KH-Dents - ötvözetek fém-kerámia fogsorokhoz.

NX-Dents - nikkel-króm ötvözetek fém-kerámia fogsorokhoz.

A dentanok vas-nikkel-króm ötvözetek fogsorokhoz.

1. Byugodents. Ezek egy többkomponensű ötvözet.

ÖSSZETÉTEL: kobalt, króm, molibdén, nikkel, szén, szilícium, mangán.

TULAJDONSÁGOK: sűrűség - 8,35 g/cm 3, Brinell keménység - 360-400 HB, az ötvözet olvadáspontja - 1250-1400C.

ALKALMAZÁS: öntött kapcsos fogsorok, kapcsok, sínkötő eszközök gyártásához.

Bygodent CCS porszívó (lágy)- 63% kobaltot, 28% krómot, 5% molibdént tartalmaz.

Bygodent CCN vac (normál) - 65% kobaltot, 28% krómot, 5% molibdént és megnövekedett tartalom szén és nem tartalmaz nikkelt.

Bygodent CCH porszívó (szilárd)- az alap kobalt - 63%, króm - 30% és molibdén - 5%. Az ötvözet maximális széntartalma 0,5%, nióbiummal ötvözött - 2%, és nem tartalmaz nikkelt. Kimagaslóan magas rugalmassági és szilárdsági paraméterekkel rendelkezik.

Byugodent CCC porszívó (réz)- az alap kobalt - 63%, króm - 30%, molibdén - 5%. Az ötvözetek kémiai összetétele réz és magas széntartalom - 0,4%. Ennek eredményeként az ötvözet nagy rugalmassági és szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik. A sekélyek jelenléte az ötvözetben megkönnyíti a polírozást, valamint az ebből készült protézisek egyéb mechanikai feldolgozását.

Bygodent CCL vac (folyékony)- a kobalton - 65%, krómon - 28% és molibdénen - 5%, az ötvözet bórt és szilíciumot tartalmaz. Ez az ötvözet kiváló folyékonysággal és kiegyensúlyozott tulajdonságokkal rendelkezik.

2. KH-Dents

ALKALMAZÁS: Porcelán bélésű öntött fémvázak készítésére szolgál. Oxid film, ötvözetek felületén kialakítva, lehetővé teszi kerámia vagy üvegkerámia bevonatok felvitelét. Ennek az ötvözetnek többféle típusa létezik: CS, CN, CB, CC, CL, DS, DM.

KH-Dent CN porszívó (normál) 67% kobaltot, 27% krómot és 4,5% molibdént tartalmaz, de nem tartalmaz szenet és nikkelt. Ez jelentősen javítja a műanyag tulajdonságait és csökkenti a keménységet.

KH-Dent CB porszívó (Bondy) a következő összetételű: 66,5% kobalt, 27% króm, 5% molibdén. Az ötvözet jó kombinációja az öntési és mechanikai tulajdonságoknak.

3. NH-Dents

ÖSSZETÉTEL: nikkel - 60-65%; króm - 23-26%; molibdén - 6-11%; szilícium - 1,5-2%; nem tartalmaznak szenet.

NH-Dent ötvözetek nikkel-króm alapon

ALKALMAZÁS: a minőségért fém-kerámia koronák a kis hidak pedig nagy keménységgel és szilárdsággal rendelkeznek. A fogsorkeretek könnyen csiszolhatók és polírozhatók.

TULAJDONSÁGOK: az ötvözetek jó öntési tulajdonságokkal rendelkeznek, és finomító adalékokat tartalmaznak, ami lehetővé teszi nemcsak kiváló minőségű termék előállítását nagyfrekvenciás indukciós olvasztógépekben történő öntéskor, hanem a kapuk akár 30%-ának újrafelhasználását is új olvadékokban. Ennek az ötvözetnek többféle típusa létezik: NL, NS, NH.

NH-Dent NS porszívó (puha) - nikkelt - 62%, krómot - 25% és molibdént - 10% tartalmaz. Nagy a méretstabilitása és minimális zsugorodása, ami lehetővé teszi a hosszú hidak egy lépésben történő öntését.

NH-Dent NL vac (folyékony) - 61% nikkelt, 25% krómot és 9,5% molibdént tartalmaz. Ez az ötvözet jó öntési tulajdonságokkal rendelkezik, lehetővé téve vékony, áttört falú öntvények előállítását.

4.Dentans

TULAJDONSÁGOK: A Dentan típusú ötvözetek az öntött rozsdamentes acélok helyettesítésére szolgálnak. A rugalmasságuk és a korrózióállóságuk lényegesen nagyobb, mivel közel 3-szor több nikkelt és 5%-kal több krómot tartalmaznak. Az ötvözetek jó öntési tulajdonságokkal rendelkeznek - alacsony zsugorodás és jó folyékonyság. Megmunkálásban nagyon képlékeny.

ALKALMAZÁS: öntött egykoronák, műanyag bélésű öntött koronák gyártásához. Ennek az ötvözetnek többféle típusa létezik: DL, D, DS, DM.

Dentan D 52% vasat, 21% nikkelt, 23% krómot tartalmaz. Nagy rugalmassága és korrózióállósága, alacsony zsugorodása és jó folyékonysága van.

Dentan DM 44% vasat, 27% nikkelt, 23% krómot és 2% molibdént tartalmaz. Ezenkívül molibdént is bevittek az ötvözetbe, ami növelte szilárdságát a korábbi ötvözetekhez képest, ha összehasonlítjuk az azonos szintű megmunkálhatóságot, folyékonyságot és egyéb technológiai tulajdonságokat.

Egyes nikkel-króm ötvözetek esetében az oxidfilm jelenléte negatív hatással lehet, mivel magas égetési hőmérsékleten a nikkel és a króm-oxidok feloldódnak a porcelánban, színezve azt. A króm-oxid mennyiségének növekedése a porcelánban a hőtágulási együttható csökkenéséhez vezet, ami miatt a kerámia letörhet a fémről.

Titán ötvözetek

TULAJDONSÁGOK: A titánötvözetek magas technológiai és fizikai-mechanikai tulajdonságokkal, valamint biológiai tehetetlenséggel rendelkeznek. A titánötvözet olvadáspontja 1640 C. A titánból készült termékek teljesen közömbösek a szájszövetekkel szemben, teljes hiánya mérgező, hőszigetelő és allergiás hatások, kis vastagság és súly, kellő merevségű alap a titán nagy fajlagos szilárdsága miatt, nagy pontosságú reprodukálás a protéziságy domborművének legapróbb részleteiben is.

VT-100 lap- bélyegzett koronák (vastagsága 0,14-0,28 mm), kivehető fogpótlások bélyegzett alapjai (0,35-0,4 mm) gyártására használják.

VT-5L - fröccsöntés -öntött koronák, hidak, kapcsos sínprotézisek keretei, öntött fém alapok gyártásához használják.

Bevezetés

A fogászat ma nem áll meg. Szinte minden hónapban hallunk új technikákról, berendezésekről, anyagokról stb. Természetesen nem minden újítás jön vissza a szakemberek körében. De van egy anyag, amely komolyan és sokáig elfoglalta a fogászatban a rést, amely tulajdonságainak köszönhetően kiválóan bevált. És ennek az anyagnak a neve titán.

A titán felhasználási köre folyamatosan bővül. Ma már kivehető és nem kivehető protézisben, implantológiában, fogszabályozásban stb.

Jelenleg a fogak titánból történő előállítását már elsajátították, és a vizsgálatok kimutatták, hogy a titán nem rosszabb a nemesfémeknél a szájüreg korrózióállósága tekintetében. És ez nem a határ. Nem túlzás azt állítani, hogy a fogászatban már nincs olyan irány, ahol helye lenne a titánnak.

Ami az alkalmazást illeti, a titánötvözetek bevezetése nem korlátozódott a fogászatra. A titánt kivétel nélkül széles körben használják az orvostudomány minden területén, az iparról nem is beszélve. Ha a titánról beszélünk, akkor egy sor előny jut azonnal eszünkbe, amelyek összességében egyediek. A biológiai közömbösség, a mágnesezési tulajdonságok hiánya, az alacsony fajsúly, a nagy szilárdság, a korrózióállóság számos agresszív környezetben és a rendelkezésre állás miatt a titán szinte univerzális és szükséges anyaggá vált. És ez csak egy kis része azoknak az előnyöknek, amelyeket a titánötvözetek nyújthatnak.

Ez az érettségi projekt feltárja ennek a forradalmi anyagnak az összes oldalát. A fogtechnikus szakma szemüvegén keresztül alaposan megvizsgálják a titán és ötvözeteinek tulajdonságait, előállításuk módjait, a titánötvözetek feldolgozásának árnyalatait, a vele való munka során felmerülő hibákat és még sok mást. Figyelmet fordítanak a tudomány és a technológia legújabb vívmányaira. Részletesen megvizsgáljuk mind a régóta létező titánötvözeteket, amelyeket világszerte széles körben használnak, mind pedig az ezen a területen elért legújabb fejlesztéseket. És természetesen nem hagyhatjuk figyelmen kívül az olyan feldolgozási módszereket sem, mint az őrlés, a titánötvözetek köszörülése stb.

A kutatás relevanciája

A protézis anyagának kiválasztása a protézis tervezésének egyik fontos szakasza, mivel a protézis jövőbeni tulajdonságai az anyagtól függenek. Jelenleg arra törekszik, hogy két kulcs- és fontos tulajdonságaités fogászati ​​anyagok – bioinertség és esztétika. Az egyik legkiválóbb minőségű anyag a titán. A titán kerámiatömegekkel való burkolattal kombinálva lehetővé teszi a második probléma megoldását. Ily módon mindkét probléma megoldódik – a bioinertség és az esztétika. De a modern irodalomban és még akkor is, ha oktatási intézményekben tanítanak, a titánnal végzett munka árnyalatait rosszul fedik le. Ezért szükséges a titán szakirodalmának részletes áttanulmányozása, összegzése, rendszerezése és összefoglalása ebben a dolgozatban, hogy a jövőben megkönnyítsük a téma fogtechnikusok általi tanulmányozását.

Tanulmányi tárgy

Titán fogpótlások gyártásához

A vizsgálat tárgya

Titán feldolgozási technológia

A tanulmány célja

Titán protézisek gyártásának technológiáinak tanulmányozása a fogászatban

Kutatási célok

1. A témával kapcsolatos szakirodalom tanulmányozása;
2. A fogászatban használt titán tulajdonságainak tanulmányozása;
3. Feldolgozási technológiák tanulmányozása;
4. A titánfeldolgozási technológiák összehasonlítása.

Hipotézis

Ennek az anyagnak a tanulmányozása lehetővé teszi, hogy azonosítsa a pozitív és negatív oldalai különböző titánfeldolgozási technológiákat, és azonosítani a legjobbat közülük, amelyek tovább javíthatják a protetika minőségét.

Kutatási módszerek

Hazai és külföldi szakirodalom tanulmányozása, összehasonlító elemzés, rendszerezés.

1. fejezet A titán jellemzői és a vele való munka során felmerülő nehézségek

1.1. A titán előnyei

A periódusos rendszerben D.I. A Mengyelejev-titán 22-es (Ti) számmal rendelkezik. Külsőleg a titán hasonló az acélhoz (1. ábra).

1. ábra. Titán implantátumokés műcsonkokat.

A titánötvözetek magas technológiai és fizikai-mechanikai tulajdonságokkal, valamint bioinertséggel rendelkeznek.

A szerkezeti és nagy szilárdságú titánötvözetek szilárd megoldások, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy optimális egyensúlyt biztosítsanak a szilárdsági és a hajlékonysági jellemzők között.

A porózus titánt és az alakmemóriával rendelkező titán-nikkelidet implantátumok anyagaként használták.

A külföldi szakirodalomban van egy olyan álláspont, amely szerint a titán és ötvözetei az arany alternatívája. Levegővel érintkezve passzivizáció következik be, azaz. A titán felületén vékony inert oxidréteg képződik. További előnyei közé tartozik az alacsony hővezető képesség, valamint a kompozit cementekkel és porcelánnal való kombinálhatósága. Hátránya az öntvény előállításának nehézsége (a tiszta titán 1668 °C-on megolvad, és reakcióba lép a hagyományos formázóanyagokkal és oxigénnel). Következésképpen speciális eszközökben, oxigénmentes környezetben kell önteni és forrasztani. Titán és nikkel ötvözeteit fejlesztik, amelyek hagyományos módszerrel önthetők (egy ilyen ötvözet nagyon kevés nikkeliont bocsát ki, és jól kötődik a porcelánhoz). A rögzített protézisek (elsősorban koronák és hidak) készítésének új módszerei CAD/CAM technológiával azonnal kiküszöbölnek minden öntési problémát.

A fog koronarészének protetikája vezető helyet foglal el az ortopédiai fogászat klinikáján, és a rágókészülék kialakulásának és fejlődésének minden időszakában alkalmazzák, kezdve csecsemőkorés ig öreg kor. Az ortopédiában különleges helyet foglalnak el a titán koronák, amelyeket a következő jellemzők különböztetnek meg:

• Biológiai tehetetlenség;
• A korona egyszerű eltávolítása;
• Alacsony hővezető képesség más fémekhez és ötvözetekhez képest;
• Alacsony fajsúly, ami könnyűvé teszi a protéziseket;
• magas rugalmassággal rendelkezik;
• Kisebb kopásállóság, mint a rozsdamentes acél az elsődleges fogak protéziséhez.

Amikor a titán koronák használatának fontosságát említjük, erre kell összpontosítanunk fogászati ​​betegség kemény fogszövetek, mint például a zománc aplasia és hypoplasia. Ezek a hibák a fog kemény szöveteinek fejlődési rendellenességei, és a magzat vagy a gyermek szervezetében az ásványianyag- és fehérjeanyagcsere zavaraiból erednek. A zománc alulfejlődése visszafordíthatatlan folyamat, és az élet teljes időtartama alatt megmarad. Ezért ezeknek a betegségeknek a jelenléte abszolút jelzés a vékony falú titán koronák használatához.

Ami a kivehető protéziseket illeti, a 0,3-0,7 mm vastag vékonyrétegű titán talpú fogsorok a következő főbb előnyökkel rendelkeznek a más anyagból készült bázisú fogsorokhoz képest:

• abszolút tehetetlenség a szájszövetekkel szemben, ami teljesen kiküszöböli a nikkelre és a krómmal szembeni allergiás reakció lehetőségét, amelyek más ötvözetekből készült fémalapok részét képezik;
• a műanyag alapokra jellemző mérgező, hőszigetelő és allergiás hatások teljes hiánya;
• kis vastagság és súly megfelelő alapmerevséggel a titán nagy fajlagos szilárdsága miatt;
• a protéziságy domborművének legapróbb részleteinek reprodukálásának nagy pontossága, amely más fémekből készült műanyag és öntött alapoknál nem érhető el;
• jelentős könnyítés a páciens protézishez való alkalmazkodásában;
• a jó dikció és az étel ízének érzékelése.

1.2. A titán jellemzői és a vele való munka nehézségei

Titán (Titanium) Ti - D. I. Mengyelejev periódusos rendszerének 4. periódusának IV. csoportjának eleme, 22-es sorozatszám, 47,90 atomtömeg. Tiszta formában csak 1925-ben szerezték be. A fő nyersanyagok a rutil TiO2, ilmenit FeTiO3 stb. A titán tűzálló fém.

A titánt úgy állítják elő, hogy a titán-dioxidot kalciumfémmel, kalcium-hidriddel, a titán-tetrakloridot olvasztott nátriummal redukálják, magnézium fém. A titán ígéretes anyag a légi közlekedés, a vegyipar és a hajóépítő ipar, valamint az orvostudomány számára. A legtöbb esetben a titánt alumíniummal, molibdénnel, vanádiummal, mangánnal és más fémekkel alkotott ötvözetek formájában használják.

Asztal 1.

Különféle ötvözetek összehasonlító tulajdonságai.

Tulajdonságok				Ezüst-palládium ötvözet	Rozsdamentes acél
Sűrűség (g/cm³)
Keménység (HB) MPa
Szilárdság MPa (N/mm 2), Rm
Rugalmassági modulus, GPa
Olvadáspont (°C)
Hővezetőképesség W/(m K)
KTR (α 10 –6 °C –1)

Ismeretes, hogy egyes kémiai elemek két vagy több egyszerű anyag formájában létezhetnek, amelyek szerkezetükben és tulajdonságaikban különböznek egymástól. Általában egy anyag állandó hőmérsékleten megy át az egyik allotróp módosulásból a másikba. A Titannak két ilyen módosítása van. A titán α-módosítása 882,5 °C-ig terjedő hőmérsékleten létezik. A magas hőmérsékletű β-módosítás 882,5 °C-tól az olvadáspontig stabil lehet.

Az ötvözőelemek különböző tulajdonságokat adnak a titánötvözetnek. Ehhez alumíniumot, molibdént, mangánt, krómot, rezet, vasat, ónt, cirkóniumot, szilíciumot, nikkelt és más anyagokat használnak.

Az ötvöző adalékanyagok eltérően viselkednek a titán különböző allotróp módosulataiban. Megváltoztatják azt a hőmérsékletet is, amelyen az α/β átmenet megtörténik. Így az alumínium, az oxigén és a nitrogén koncentrációjának növekedése a titánötvözetben növeli ezt a hőmérsékleti értéket. Az α-módosítás létezési tartománya bővül. Ezeket az elemeket pedig α-stabilizátoroknak nevezik.

Az ón és a cirkónium nem változtatja meg az α/β átalakulások hőmérsékletét. Ezért semleges titán keményítőnek számítanak.

A titánötvözetekhez használt összes többi ötvöző adalék β-stabilizátornak minősül. Oldhatóságuk a titán módosulatokban a hőmérséklettől függ. Ez pedig lehetővé teszi a titánötvözetek szilárdságának növelését ezekkel az adalékokkal a keményedés és öregedés révén. Használata különböző típusokötvöző adalékokat, sokféle tulajdonságú titánötvözetet kapnak.

Öntött koronák, hidak, íves (kapcsos) keretek, sínprotézisek, öntött fém alapok készítéséhez öntött titán VT-5L-t használnak. A titánötvözet olvadáspontja 1640 °C.

A VT5 (VT5L) ötvözet csak alumíniummal ötvözött. Az alumínium a titánötvözetek egyik leggyakoribb ötvözőeleme. Ez annak köszönhető, hogy az alumínium a következő előnyökkel rendelkezik a többi ötvözőelemhez képest:

1. az alumínium a természetben elterjedt, elérhető és viszonylag olcsó;
2. az alumínium sűrűsége lényegesen kisebb, mint a titán sűrűsége, ezért az alumínium bevezetése növeli a fajlagos szilárdságukat;
3. az alumíniumtartalom növekedésével a titánötvözetek hőállósága és kúszásállósága nő;
4. az alumínium növeli a rugalmassági modulusokat;
5. Az ötvözetek alumíniumtartalmának növekedésével csökken a hidrogén ridegségre való hajlama. A VT5 ötvözet nagyobb szilárdságban és hőállóságban különbözik a műszaki titántól. Ugyanakkor az alumínium jelentősen csökkenti a titán technológiai rugalmasságát. A VT5 ötvözet forró állapotban deformálódik: kovácsolt, hengerelt, sajtolt. Viszont előszeretettel használják nem deformált állapotban, hanem formázott öntvény formájában (jelen esetben VT5L márkát kap).

A Titanium VT-6 beültetésre szolgál. A VT6 típusú (Ti-6A1-4V) (α + β) osztályú ötvözetek a legelterjedtebb titánötvözetek közé tartoznak más területeken.

Ez széleskörű felhasználás ennek az ötvözetnek a sikeres ötvözésével magyarázható. A Ti-Al-V rendszer ötvözeteiben lévő alumínium növeli a szilárdságot és a hőállóságot, a vanádium pedig azon kevés titán ötvözőelemei közé tartozik, amely nemcsak a szilárdsági tulajdonságokat, hanem a hajlékonyságot is növeli.

A nagy fajlagos szilárdság mellett az ilyen típusú ötvözetek hidrogénre érzékenyebbek, mint az OT4 és OT4-1 ötvözetek, alacsony a sókorrózióra való érzékenységük és jó a gyárthatóságuk.

A VT6 típusú ötvözeteket lágyított és termikusan megerősített állapotban használják. A kettős izzítás javítja a törési szilárdságot és a korrózióállóságot is.

A VT1-00 minőségű titánlemez bélyegzett koronákhoz (vastagság 0,14-0,28 mm), kivehető fogsor bélyegzett alapjaihoz (0,35-0,4 mm), titán-kerámia fogsor kereteihez, különféle kivitelű implantátumokhoz használható.

A kohászati ​​ipar két VT1-00 és VT1-0 osztályú műszaki titán félkész termékeket szállít, amelyek szennyezőanyag-tartalmuk (oxigén, nitrogén, szén, vas, szilícium stb.) tekintetében különböznek egymástól. Ezek alacsony szilárdságú anyagok, a kevesebb szennyeződést tartalmazó titán VT1-00 pedig kisebb szilárdsággal és nagyobb rugalmassággal jellemezhető. A VT1-00 és VT1-0 titánötvözetek fő előnye a nagy technológiai rugalmasságuk, ami lehetővé teszi még fólia előállítását is belőlük.

A titán szilárdsági tulajdonságai hidegedzéssel növelhetők, ugyanakkor a képlékeny tulajdonságok jelentősen csökkennek. A hajlékonysági jellemzők csökkenése kifejezettebb, mint a szilárdsági jellemzők növekedése, ezért a hidegedzés nem a legjobb módszer a titán összetett tulajdonságainak javítására. A titán hátrányai közé tartozik a nagy hidrogénridegedési hajlam, ezért a hidrogéntartalom nem haladhatja meg a 0,008%-ot a VT1-00 titánban és a 0,01%-ot a VT1-0-ban.

1.3. A titán feldolgozás jellemzői (csiszolás és polírozás)

A titán feldolgozása során figyelembe kell venni a fizikai tulajdonságokat, az oxidációs fázisokat és a rácsváltozásokat. Megfelelő feldolgozás csak speciális, titánhoz való marókkal lehet sikeresen előállítani, speciális kereszt alakú bevágással (2. ábra). A munkafelület csökkentett szöge, amely lehetővé teszi a meglehetősen puha fémek optimális eltávolítását, ugyanakkor biztosítja a szerszám jó hűtését. A titán megmunkálását anélkül kell elvégezni, hogy erős nyomást gyakorolna a szerszámra.

2. ábra.

A titánvágókat a többi szerszámtól elkülönítve kell tárolni. Rendszeresen tisztítani kell őket gőzsugárral és üvegszálas kefével, hogy eltávolítsák a maradék titánforgácsot, amely elég szilárdan lerakódott.

Ha nem megfelelő szerszámot használ vagy erős nyomást alkalmaz, a fém helyi túlmelegedése lehetséges, amelyet erős oxidképződés és a kristályrács megváltozása kísér. Vizuálisan színváltozás következik be a feldolgozott tárgyon, és a felület kissé érdesebbé válik. Ezeken a helyeken nem lesz a szükséges tapadás a kerámiához (repedések, repedések kialakulása), ha ezek nem furnérozásra váró területek, akkor a további feldolgozás és polírozás sem felel meg a követelményeknek.

A titán feldolgozása során a különböző karborundum korongok és kövek, vagy gyémántfejek használata nagymértékben szennyezi a titán felületét, ami a későbbiekben a kerámiák repedéséhez és letöréséhez is vezet. Ezért a fenti eszközök használata csak például kapcsos fogsor kereteinek feldolgozására alkalmas, a gyémántfejek használatát teljes mértékben kerülni kell. A titán exponált felületeinek csiszolása és további polírozása csak titán-specifikus csiszológumi fejekkel és polírozó pasztákkal lehetséges. Számos, forgószerszámok gyártásával foglalkozó cég jelenleg a titánhoz való marók és gumicsiszolófejek széles választékát gyártja.

A titán megfelelő feldolgozási paraméterei:

• Alacsony forgási sebesség – max. 15 000 ford./perc;
• Alacsony nyomás a szerszámon;
• Kötegelt feldolgozás;
• Keretfeldolgozás csak egy irányban;
• Kerülje az éles sarkokat és a fém átfedéseket;
• Csiszolás és polírozás során csak megfelelő csiszoló gumifejeket és polírozó pasztákat használjon;
• Rendszeresen tisztítsa meg a vágókat gőzsugárral és üvegszálas kefével.

A homokfúvásnak a kerámia bevonatok kötőrétegének felhordása előtt, valamint a kompozit anyagokkal történő burkoláshoz a következő követelményeknek kell megfelelnie:

• Csak tiszta, eldobható alumínium-oxid;
• A maximális homokszemcseméret 150 µm, optimális esetben 110-125 µm;
• A ceruza maximális nyomása 2 bar;
• A homok áramlásának iránya merőleges a felületre.

A kezelés után a kezelt tárgyat 5-10 percig passziválni kell, majd a felületet gőzzel meg kell tisztítani.

Az oxidégetés vagy hasonló eljárások teljesen kizártak titánnal végzett munka során. Savak vagy maratás használata szintén teljesen kizárt.

1.4. Következtetések az első fejezethez

A fent bemutatott anyag alapján megállapíthatjuk, hogy a titánötvözetek jelentős számú nagyon fontos tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek nélkülözhetetlenek a fogprotézisben. A legfontosabbak a bioinertség, a korrózióállóság, a szilárdság és a keménység alacsony fajsúly ​​mellett. A titán beszerzése azonban költséges eljárásnak számít, de mivel a protézisek gyártásához felhasznált mennyiség kicsi, ez nem befolyásolja jelentősen a költségeket. De mivel a titán protézisek gyártásának technológiája drágább, a titán protézisek drágábbak, mint a CHS vagy a rozsdamentes acél.

Szintén egészen a közelmúltig a titán feldolgozása okozott problémákat, de a speciális szerszámok megjelenése és elterjedése megtette lehetséges alkalmazások titánötvözetek a fogászatban. A titán pozitív tulajdonságait már korábban is ismerték, de a fogorvosi gyakorlatba való bevezetésének éppen a hosszadalmas és költséges feldolgozás volt az akadálya.

Az egyéb fémek feldolgozásakor hiányzó speciális követelmények és az eszközök jellemzői ellenére egy teljes lista pozitív tulajdonságait a titán ennek ellenére a vele való munkafolyamatok javulásához vezetett. A titán kémiai tulajdonságai egyrészt új lehetőségeket nyitnak meg a fogtechnikusok előtt, másrészt megkövetelik a feldolgozási technológia alaposabb betartását és minden tulajdonság figyelembevételét.

2. fejezet A titán protézisek gyártásának technológiái

2.1. Titán bélyegzése

A bélyegzés (bélyegzés) egy anyag képlékeny deformációjának folyamata a test alakjának és méretének megváltozásával. A fogászatban a fémeket bélyegzik.

Érdemes megjegyezni, hogy a bélyegzett titán koronák meglehetősen ritka jelenség randizni. A koronák titánból történő bélyegzéssel történő előállításának technológiája nem talált széles körben elterjedt, mivel a titánt nehéz hideg állapotban bélyegezni. Azonban belül általános tanulmány Figyelembe kell venni a titán koronák bélyegzési módszerrel történő előállításának technológiáját.

A titán bélyegzett koronák ugyanazokkal a hátrányokkal rendelkeznek, mint a hagyományos bélyegzett koronák, nevezetesen:

• kopásállóság hiánya;
• A fog lapos rágófelületének jelenléte;
• Nem kellően szorosan illeszkedik a fog nyakához;
• Az esztétika hiánya.

A titán koronák tulajdonságai hasonlóak a drágább aranykoronák ötvözeteiéhez.

A titánötvözetekből történő bélyegzés folyamata nem különbözik jelentősen a hagyományos, bélyegzett rozsdamentes acél koronák gyártási folyamatától.

Bélyegzett koronák készítésekor a lenyomatokat általában szabványos alginát tálcákkal veszik.

A titán bélyegzett korona gyártási technológiája:

A koronakészítés laboratóriumi szakasza a modell megszerzésével kezdődik. Ezután a fogat modellező viasszal modellezzük. Az olvadt viaszréteggel a gipszfog felületére az anatómiai forma helyreállításához szükséges térfogatnövekedést érjük el. A modellezés után ki kell vágni a modellből egy gipszszerszámot. Ezután másolatot kell készítenie róla alacsony olvadáspontú fémből. Ehhez gipszformát kell készíteni. A gipszblokk két lépcsőben készül. A vakolatszerszámot eltávolítják, a tömb kettéhasított részeit összeillesztik és az alacsony olvadáspontú fémet megolvasztják. Olvadáskor fontos, hogy a fémet ne hevítsük túl, túlmelegedéskor az ötvözet egyes komponensei elpárolognak, és törékennyé válik. Aztán kitöltik az űrlapot. A formát jól meg kell szárítani, mivel a nedvesség elpárologva porózussá teszi a fémet.

Összesen két fém szerszámot kell készítenie. Az első a legpontosabb a végső bélyegzéshez. A második az előbélyegzésre szolgál. A fém szerszám elkészítése után ki kell választania egy titán hüvelyt.

A hüvelynek el kell érnie a fog egyenlítőjét, és kissé erősen meg kell nyomnia. A speciális fogüllő ütésein lévő lágyított hüvely kalapácsütésekkel adja meg a leendő korona hozzávetőleges formáját. Utána pedig ismét a lágyítás következik. A kalapácsütések során a fém szerkezete megváltozik, rugalmasabbá, a további feldolgozáshoz nem engedelmesebbé válik, azaz keményedés jön létre, az izzítás révén helyreáll a fém kristályrácsa és a fém képlékenyebbé válik. Ezt követően veszik a másodikként kiöntött matricát, egy hüvelyt tesznek rá, és több erős és precíz kalapácsütéssel beleütik az ólompárnába. Az ólompárna különböző méretű, puha ólomból készült tuskó.

Be kell vezetni a matricát a karmantyúval a korona egyenlítőjének szintjéig. Az ólom szorosan nyomja a fém hüvelyt a szerszámhoz. A karmantyúval ellátott szerszámot eltávolítják az ólomról, és felmérik az előzetes bélyegzés minőségét. A hüvelyen nem lehetnek ráncok vagy repedések. A végső sajtolás kézi vagy gépesített hidraulikus présben történik. Csak egy jelentése van - a prés tövében van egy vulkanizálatlan gumival töltött árok. A bélyegzőt a küvettába helyezik a gumiba, és a nyomórúd egy pörgött lendkerék vagy hidraulika erejének hatására rányomja a gumit, ez utóbbi nyomást továbbít a hüvelyre, amely viszont nyomás alatt szorosan van a fémbélyegzőhöz nyomva.

Érdemes megjegyezni, hogy a hideg titánt rendkívül nehéz bélyegezni. A forró deformáció során, és különösen 900 °C-os és magasabb hőmérsékleten, amikor lágyulási folyamatok alakulnak ki, a titán és a titánötvözetek meglehetősen nagy rugalmassággal rendelkeznek. A titánötvözeteket kovácsolásra és melegsajtolásra használják összetett geometriai formájú termékek előállításához, amelyek fogakat is tartalmaznak.

A titán és a titánötvözetek rugalmassága meredeken csökken, ha a felületen alfa-réteg van jelen. Az alfinizált réteg szilárd oxigénoldat titánban. Az alfa-rétegű fém kovácsolás és melegsajtolás során rendkívül érzékeny a feszültség-alakulási állapot változásaira a növekvő feszültségekkel és húzó alakváltozásokkal szemben. Mivel gyakorlatilag minden kovácsolási és sajtolási módszer húzófeszültséggel és alakváltozással jár, a titán és titánötvözetek melegmegmunkálási célú hevítésekor kerülni kell az alfa-réteg képződését. Ezt semleges vagy nem oxidáló atmoszférájú fűtőkemencékben történő kovácsolás és sajtolás hevítésével érik el. A titán és titánötvözetek hevítésére legalkalmasabb közeg az argon.

2.2. Injekciós módszer

A titán nagy reakcióképessége és magas olvadáspontja speciális öntvényszerelést és befektetési anyagot igényel. Jelenleg számos olyan rendszer van a piacon, amely lehetővé teszi a titán öntését.

Példa erre az Autocast öntödei létesítmények, amelyek azon az elven alapulnak, hogy a titánt argon védőatmoszférában olvasztják réztégelyen, voltaikus ív segítségével, ahogyan az iparban a titánszivacsot megolvasztják, hogy tiszta titánt állítsanak elő. A fémet a küvettába öntik az öntőkamrában lévő vákuum és az olvasztótérben magas argonnyomás segítségével - miközben a tégely billen.

A telepítés megjelenése és működési elve a 3. ábrán látható.

3. ábra.

A folyamat elején mindkét kamrát, az olvasztókamrát (fent) és az öntödei kamrát (alul) argonnal átöblítik, majd mindkét kamrából levegő és argon keverékét evakuálják, majd az olvasztókamrát feltöltik argon, és vákuum képződik az öntőkamrában. A volt ív bekapcsol, és megkezdődik a titán olvasztási folyamata. Egy bizonyos idő elteltével az olvasztótégely élesen felborul, és a fém beszívódik a vákuumban elhelyezett formába, saját súlya, valamint az argon ebben a pillanatban növekvő nyomása is hozzájárul a fröccsöntő forma kitöltéséhez. . Ez az elv lehetővé teszi jó, sűrű öntvények előállítását tiszta titánból.

Az öntvényrendszer következő eleme a befektetési anyag. Mivel a titán reaktivitása olvadt állapotban nagyon magas, speciális befektetési vegyületeket igényel, amelyek alumínium- és magnézium-oxid alapúak, amelyek viszont lehetővé teszik a titán reakciórétegének minimálisra csökkentését.

A kapurendszer helyes kialakítása, valamint a megfelelő elhelyezés az árokban óriási szerepet játszik, és szigorúan az öntödei berendezés gyártója által javasolt szabályok szerint történik. Koronák és hidak esetében csak speciális öntőkúp használata megengedett, amely lehetővé teszi a fém optimális irányítását az öntendő tárgy felé. A bemeneti csőcsatorna magassága a kúptól a bevezető gerendáig 10 mm, átmérője 4-5 mm. A betápláló gerenda átmérője 4 mm.

Az öntendő tárgyhoz vezető víz alatti kapucsatornák átmérője 3 mm, magassága pedig legfeljebb 3 mm. Nagyon fontos: a víz alatti csatornák ne legyenek a bemeneti kapu csatornájával szemben (4. ábra), különben nagyon nagy a gázpórusok kialakulásának lehetősége.

4. ábra.

Minden csatlakozásnak nagyon simának kell lennie, éles sarkok stb. nélkül. a fémöntés során fellépő turbulencia minimalizálása érdekében, ami gázpórusok kialakulásához vezet. A kapcsos fogsorok és különösen a komplett kivehető fogsorok szilárd alapjainak kapurendszere is eltér azoktól a kapurendszerektől, amelyeket króm-kobalt ötvözetből készült kapcsos műfogsorok öntésére használunk.

Fogászati ​​alkalmazásoknál nagyon fontos a titán 882,5 °C hőmérsékleten történő átmenete egyik kristályos állapotból a másikba. A titán ezen a hőmérsékleten átalakul hatszögletű kristályrácsos α-titánból köbös rácsos β-titánná. Ez nem csak a fizikai paraméterek változásával jár, hanem a térfogatának 17%-os növekedésével is.

Emiatt speciális kerámiák használata is szükséges, amelyek égetési hőmérsékletének 880 °C alatt kell lennie.

A titán nagyon erős hajlamos szobahőmérsékleten a légköri oxigén hatására azonnal vékony védő oxidréteget képezni, amely a jövőben megvédi a korróziótól, és a titánt a szervezet jól tolerálja. Ez az úgynevezett passzív réteg.

A passzív réteg képes önmagát regenerálni. Ezt a réteget a titánnal végzett munka különböző szakaszaiban garantálni kell. Homokfúvás után a keret gőzzel történő tisztítása előtt legalább 5 percig hagyni kell a keretet passziválni. A frissen polírozott protézist legalább 10-15 percig passziválni kell, különben nincs garancia az elkészült mű jó fényére.

2.3.Szuperműanyag öntés

15 éve népszerűsítik a titánból készült műfogsor-öntvényt Japánban, az USA-ban és Németországban, újabban pedig Oroszországban. Fejlett különböző fajták berendezések centrifugális vagy vákuumöntéshez, öntvények röntgen minőségellenőrzése, speciális tűzálló anyagok.

A fent felsorolt ​​módszerek technológiailag igen bonyolultak és drágák. Ebből a helyzetből a szuperműanyag öntés lehet a kiút. A szuperplaszticitás lényege, hogy egy ultrafinom szemcséjű fém bizonyos hőmérsékleten úgy viselkedik, mint egy felhevített gyanta, azaz nagyon kis terhelés hatására száz és ezer százalékkal megnyúlhat, ami lehetővé teszi titánötvözet lapból összetett formájú vékonyfalú alkatrészeket állítanak elő. Ez a jelenség és a folyamat abban áll, hogy egy szuperműanyag lap nyersdarabot egy mátrixhoz nyomnak, és kis gáznyomás hatására (maximum 7-8 atm) szuperplasztikusan deformálódik, és a mátrix üregének nagyon pontos formáját veszi fel. egy műveletben.

Tekintsük a gömb-műanyag fröccsöntési módszer alkalmazását egy kivehető lamellás protézis gyártási példáján. A szuperműanyag fröccsöntéssel készült fogsorok jelentős előnyökkel járnak. A legfontosabbak a könnyűség (könnyű súly) a kobalt-króm vagy nikkel-króm ötvözetekből készült protézisekhez képest, valamint a nagy korrózióállóság és szilárdság. A protézis gyártásának kellő egyszerűsége nélkülözhetetlenné teszi az ortopédiai fogászat tömeggyártásához.

A titán alapú komplett kivehető fogsor készítésének kezdeti klinikai szakaszai nem különböznek a műanyag műfogsorok gyártásában alkalmazott hagyományosaktól. Ez magában foglalja a betegek klinikai vizsgálatát, anatómiai gipsz készítést, egyedi tálca készítést, funkcionális gipsz készítést és működő nagy szilárdságú modell elkészítését szupergipszből.

Tűzálló masszává duplikálják a szupergipszből készült modellt, melynek alveoláris gerince előszigetelt kapocsviasszal. A tűzálló modelleket fémketrecbe helyezik, amelyből készült hőálló ötvözet, amely speciális kivágásokkal rendelkezik, amelyek mérete és formája lehetővé teszi, hogy bármely páciens felső állkapcsának modelljét elhelyezze benne.

A kerámia modellek tetejére 1 mm vastag titánötvözet lemez kerül. A lapdarabot a forma két fele közé kell szorítani. A félformák egy lezárt kamrát alkotnak, amelyet egy lap két részre oszt, amelyek mindegyikének van egy kommunikációs csatornája a gázrendszerrel, és egymástól függetlenül vagy kiüríthető, vagy valamilyen nyomás alatt inert gázzal megtölthető (5. ábra).

5. ábra.

A lezárt formafeleket felmelegítik, és nyomáskülönbséget hoznak létre. A lemez alatt 0,7-7,0 Pa vákuum jön létre. Egy titánötvözet lap a kiürített félforma felé hajlik, és a benne elhelyezett kerámia modellbe „fújják” a domborművéhez illeszkedve. Ebben az időszakban a nyomást egy bizonyos program szerint tartják fenn. A program végén a formafeleket lehűtik.

Ezt követően a nyomás mindkét felében kiegyenlítődik a normál értékre, és a munkadarabot eltávolítjuk a formából. A kontúr mentén például lézersugárral levágják a kívánt profilú alapokat, csiszolókorongon felcsiszolják a szélét, eltávolítják a lerakódást, az alap nyereg alakú részébe csiszolókoronggal rögzítőcsíkokat vágnak. az alveoláris folyamat közepét és a kidolgozott módszer szerint elektropolírozzuk.

A műanyag határolót a titán alap különböző szintjein alakítják ki a palatális és szájfelületről az alveoláris gerinc teteje alatt 3-4 mm-rel vegyszeres marással. Az „A” vonal mentén vegyszeres marást is végeznek, hogy az alapműanyag rögzítésekor tartófelületet hozzon létre. A műanyag jelenléte az „A” vonal mentén szükséges a szelepzóna további korrekciójához.

A klinikán az orvos hagyományos módszerekkel határozza meg az állkapcsok központi kapcsolatát. A fogak felállítása és a szájüregbe való illesztés nem különbözik az egyszerű kivehető fogsorok gyártásában végzett hasonló műveletektől. Ezután a laboratóriumban a viaszt műanyagra cserélik és polírozzák. Ekkor fejeződik be a titán bázisú kivehető fogsor gyártása (6. ábra).

6. ábra.

Az oroszországi szuperműanyag fröccsöntéshez gyakran használják a hazai technológiát, a háztartási telepítést (eredeti, orosz szabadalmaztatott telepítés és technika), valamint a hazai VT 14 ötvözetből készült hazai lemezdarabokat.

Nyugodtan kijelenthetjük, hogy a titánötvözetek szuperplasztikus öntése kiváló további fejlődési kilátásokkal rendelkezik, mert ötvözi a nagy tartósságot, a bioinertséget és az esztétikát.

2.4. Számítógépes marás (CAD/CAM)

A CAD/CAM egy mozaikszó, amely a számítógéppel segített tervezést/rajzolást és a számítógéppel segített gyártást jelenti, ami szó szerint „számítógéppel segített tervezés és gyártás” kifejezést jelent. Jelentése a gyártásautomatizálás és a számítógéppel támogatott tervezési és fejlesztési rendszerek.

A technológia fejlődésével a protézis fogászat is kialakult a bronzember idejéből, amikor a műfogakat aranyhuzallal kötötték a szomszédos fogakhoz, modern ember, amely CAD/CAM technológiát használ. A CAD/CAM technológia megjelenése idején a technológia mentes az öntési technológiákban rejlő minden hátránytól, például zsugorodástól, deformációtól, beleértve az öntött koronák, hidak vagy kereteik eltávolítását is. Nem áll fenn a technológiai megsértések veszélye, például a fém túlmelegedése az öntés során vagy a kapuk újrafelhasználása, ami az ötvözet összetételének megváltozásához vezet. Kerámia burkolat felhordása után a keret nem zsugorodik, a gipszmodell viaszsapkáinak eltávolításakor nincs deformáció, öntés közbeni pórusok és üregek, nem húzódó területek stb. A CAD/CAM technológia fő hátránya a magas költsége, amely nem teszi lehetővé ennek a technológiának az ortopédiai fogászatban való széles körben történő bevezetését. Bár az igazság kedvéért érdemes megjegyezni, hogy szinte minden évben egyre olcsóbb telepítések jelennek meg. Az eredeti CAD/CAM technológia egy számítógép volt a szükséges szoftverrel, amely egy rögzített protézis háromdimenziós modellezését, majd 0,8 mikron pontosságú számítógépes marását állította elő tömör fém vagy kerámia tömbből. A 7. ábra egy modern CAD/CAM beállítást mutat be.

7. ábra.

CAD/CAM használatával előállíthatja:

• kis és nagy kiterjedésű egyedi koronák és hidak;
• teleszkópos koronák;
• egyedi műcsonkok implantátumokhoz;
• a keretre felvitt préskerámia modellek teljes anatómiai alakjának újraalkotása (túlnyomás);
• ideiglenes koronák készítése teljes profilban és különféle öntési modellek.

Jelenleg, ha a CAD/CAM-et titánötvözetek feldolgozására szolgáló berendezésnek tekintjük, akkor az egyedi műcsonkok gyártása nagyon elterjedt (a viszonylag alacsony költségek miatt). Az ilyen műcsonkok megjelenését a 8. ábra mutatja.

8. ábra.

Az alábbiakban egy példa látható egy CAD/CAM telepítést használó fogtechnikus algoritmusára. Elég sokoldalú. És ha közvetlenül a titánról beszélünk, akkor ez az algoritmus körülbelül ugyanaz lesz.

A modern CAD/CAM technológiákkal végzett munka leírása:

1. lépés: Cast. Gipsz modell. A szájüreg lenyomatvétele pontosan ugyanúgy történik, mint a hagyományos módszerek Fogpótlások. Az így kapott öntvényből a gipsz modell a beteg állkapcsa.

2. lépés: Szkennelés. Ennek a lépésnek a fő célja digitális adatok beszerzése, amelyek alapján a szükséges termékek (koronák, fogsorok, hidak stb.) elektronikus háromdimenziós modelljei készülnek. A digitalizált adatok STL formátumban kerülnek mentésre. A szkennelés eredménye és a munka alapja egy háromdimenziós számítógépes geometriai modell (STL fájl formájában) a szájüreg azon területéről, amelyre a műfogsort tervezik. A Nobel szkenner a 9. ábrán látható.

9. ábra.

3. lépés: Háromdimenziós modellezés (3D). A 2. lépésben kapott STL fájl importálásra kerül a CAD rendszerbe. Koronák, fogsorok, hidak stb. számítógépes modelljeinek létrehozására szolgál. utólagos átvitelükkel a CAM rendszerbe programozási feldolgozás céljából CNC gépen. A rendszer kifejezetten a technikusok számára készült, megfelelő terminológiát és felhasználóbarát, intuitív kezelőfelületet használva. A program a CAD rendszerek használatában járatlan felhasználóknak szól.

Ennél a lépésnél a fogtechnikusnak ki kell választania az adatbázisból a legmegfelelőbb fogformát és azt szerszámokkal a kívánt formára módosítani. A mellékelt adatbázis minden foghoz tartalmaz egy koronát. Használja az intuitív szobrászati ​​funkciókat a geometria szerkesztéséhez. A modellezési folyamat során méretezheti a számítógépes modellt, hogy kompenzálja a zsugorodást a szinterezési folyamat során, és a lehető legnagyobb koronát kapja pontos méretek. Példaként a 10. ábra mutatja azt a programfelületet, amelyen egy egyedi műcsonkot modelleztek.

10. ábra.

4. lépés: Programozás feldolgozása. A rendszerben lévő termékek geometriájának kidolgozása után a kapott adatok átkerülnek a CAM rendszerbe. CNC gépeken történő termékek feldolgozásának programozására szolgál. A CAM rendszerben feldolgozási pályák jönnek létre, amelyeket egy utófeldolgozó segítségével a gép számára érthető „nyelvre” fordítanak le - a vezérlőprogramba. Ez a program olyan tapasztalatlan felhasználóknak szól, akik nem rendelkeznek tapasztalattal a CAM rendszerekkel és a CNC gépek programozásával kapcsolatban.

5. lépés: Fogsorok feldolgozása CNC gépen. Az így kapott vezérlőprogramokat egy CNC gépre küldik. Az alábbiakban a 11. ábra egy példát mutat be három pillér marására az alkalmazáshoz és két gerenda fogsorhoz.

11. ábra.

2.5.3D nyomtatás (CAD/CAM)

A CAD/CAM technológia további fejlődésének köszönhetően a számítógépes marást a 3D nyomtatási technológia váltotta fel, ami csökkentette a költségeket, és lehetővé tette bármilyen alakú és bonyolultságú objektumok előállítását, amelyeket korábban egyik meglévő technológia sem tudott előállítani. Például a 3D nyomtatásnak köszönhetően bármilyen belső felületű tömör üreges tárgy készíthető. Az ortopédiai fogászattal kapcsolatban lehetőség van a protézis üreges testének előállítására, amely lehetővé teszi a szerkezet szilárdságának csökkentése nélkül a súly csökkentését.

Ezenkívül a fogászatban a 3D nyomtatók garantálják a felgyorsult gyártási mennyiséget és a késztermékek pontosságát. A 3D nyomtatók, akárcsak a számítógéppel vezérelt marógépek (CNC), megszabadítják a fogtechnikusokat a munkájuk során végzett rendkívül időigényes folyamattól – a műfogsorok, koronák és egyéb termékek kézi modellezésétől. A 12. ábrán a német RepRap cég X350pro 3D nyomtatója látható.

12. ábra.

A CAD technológia a 3D nyomtatásban nem különbözik a számítógépes marás CAD technológiájától, és az előző fejezetben részletesen ismertetjük.

Az eljárás elve az, hogy egy mikroszkopikus vastagságú fémporréteget viszünk fel a hordozóra. Ezután a szinterezés, pontosabban a mikrohegesztés lézerrel történik mikroszkopikus fémszemcsékből álló vákuumban a réteg kívánt területein. A hegesztés az a folyamat, amikor a port nagy hővel szilárd anyaggá alakítják anélkül, hogy maga az anyag megolvadna. Ezt követően egy újabb réteg fémpor kerül a tetejére, majd mikroszemcséket lézerrel nem csak egymáshoz, hanem az alsó réteghez is mikrohegesztenek.

Az egyes fogak egyedi formáját nehéz pontosan reprodukálni kézi munkával. A fogászati ​​3D nyomtatók azonban szükségtelenné teszik a bonyolult és elavult gyártási módszereket. Köszönet a legújabb technológiákatés a legtöbb modern anyagok a késztermékek a korábbinál többszörösen gyorsabban készülnek.

A 3D nyomtatás előnyei a fogorvosi területen:

• üreges belső profilú termékek gyártásának képessége, amely marással nem végezhető el;
• a szükséges termékek előállításának jelentős felgyorsítása;
• a termelési mennyiség növelése további személyzet nélkül;
• az anyag tisztítás utáni újrafelhasználásának lehetősége, ami szinte nullára csökkenti a gyártási hulladékot.

2.6 Következtetések a második fejezethez.

A fentiek mindegyikéből bizonyos következtetések vonhatók le. A titánt ősidők óta ismerték, de a fogászatban nem találtak alkalmazást, mivel sokáig nem volt technológia a feldolgozására. Az idő múlásával a helyzet változni kezdett, és ma a titánt többféleképpen feldolgozzák anélkül, hogy a végleges helyreállítások esztétikáját veszélyeztetnék.

A titán megjelenése óta a fogászatban napjainkig számos feldolgozási módszer jelent meg. Mindegyiknek megvannak a maga hátrányai és előnyei is. Az ilyen sokszínűség természetesen a titán vitathatatlan előnye, hiszen minden laboratórium, és különösen minden fogtechnikus pontosan kiválaszthatja a titánnal való munkavégzés módját az adott feladattól függően.

A szakirodalmat elemezve azt találtuk, hogy a titán fogászatban történő feldolgozásának minden létező vagy ismert módszere közül a legígéretesebb és legjobb módszer a titánnal végzett 3D nyomtatás, mivel ennek van a legtöbb előnye és gyakorlatilag nincs hátránya.

Következtetés

Az összes fent tárgyalt anyagból csak egy következtetés vonható le: a titán új ötleteket adott, és jelentősen felgyorsította számos műveletet. Szerénynél szerényebb története ellenére a titán a fogászat vezető anyagává vált. A titánötvözetek szinte minden, az ortopéd fogászatban szükséges tulajdonsággal rendelkeznek, nevezetesen: bioenergia, szilárdság, keménység, merevség, tartósság, korrózióállóság, alacsony fajsúly. A titán számos, a fogászatban nélkülözhetetlen tulajdonsága ellenére sokféleképpen feldolgozható anélkül, hogy a késztermékek minősége csökkenne. Ma már minden szükséges eszközzel és berendezéssel rendelkezünk a titánötvözetek magas színvonalú feldolgozásához.

A titántermékek gyártási módszereinek elemzése után megállapíthatjuk, hogy a legfejlettebb módszer a 3D nyomtatás. Más módszerekkel összehasonlítva számos előnnyel rendelkezik, mint például magának a folyamatnak az egyszerűsége. A titán bélyegzésével ellentétben a 3D nyomtatás szinte tökéletes pontossággal rendelkezik. A számítógépes marási technológia is nagy pontosságot biztosít, de a 3D nyomtatással ellentétben nem képes reprodukálni a termék üreges belső részeit. Ráadásul a 3D nyomtatás nagyon gazdaságos, hiszen gyakorlatilag nincs gyártási hulladék, és a nyomtatáshoz felhasznált maradék anyag tisztítás után újra felhasználható. A fröccsöntési módszer és a képlékeny alakváltozási módszer összetett technológiai berendezéseket igényel. De a termékgyártás pontossága továbbra sem hasonlítható össze a 3D nyomtatással.

Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a 3D nyomtatási módszer jelenleg a legígéretesebb, legfejlettebb és legköltséghatékonyabb módszer a titánötvözetekből készült termékekkel való munkavégzéshez a fogászatban.

Bibliográfia

1. Magazin "Fogtechnikus". Titán - anyag a modern fogászathoz / Alexander Modestov © Medical Press LLC (No. 3 (38) 2003) 1997-2015.
2. Ervandyan, A.G. CAD/CAM technológiák az ortopéd fogászatban [Elektronikus forrás] / Harutyun Geghamovich Ervandyan, 2015.10.04. – Hozzáférési mód: https://www.. – Cap. a képernyőről.
3. Trezubov, V.N. Ortopéd fogászat. Alkalmazott anyagtudomány / V.N. Trezubov, L.M. Mishnev, E.N. Zhulev. – M.: 2008. – 473 p.
4. sgma [Elektronikus forrás] „CAD/CAM technológiák: jó hír a fogászati ​​laboratóriumoknak” Hozzáférési mód: ingyenes, 2008.04.26. http://sgma.ucoz.ru/publ/3-1-0-21 – Kap. a képernyőről
5. Mironova M.L. "Kivehető fogsor: oktatóanyag" - M.: "GEOTAR-Média" 2009.
6. Andryushchenko I.A., Ivanov E.A., Krasnoselsky I.A. „Új ötvözetek fogsorokhoz” // Az ortopédiai fogászat aktuális kérdései. M., 1968.
7. Kopeikin V.N., Efremova L.A., Ilyashenko V.M. „Új ötvözetek alkalmazása az ortopédiai fogászat klinikájában” // Az ortopédiai fogászat aktuális kérdései, - M., 1968.
8. Bolton W. „Szerkezeti anyagok: fémek, ötvözetek, polimerek, kerámiák, kompozitok.” M.: Dodeka-XXI kiadó, 2004.
9. Nurt R.V. fordítás angolból szerkesztette Pakhomova G.N. "A fogászati ​​anyagtudomány alapjai." "KMK-Invest" 2004.
10. Titan [Elektronikus forrás]. Hozzáférési mód: ingyenes. http://chem100.ru/text.php?t=1926 - Cap. a képernyőről.

Titán és tantál – „kompromisszum” fémek az orvostudomány számára
A különféle fémtermékek gyógyászatban való felhasználását ősidők óta gyakorolják. Ezek kombinációja hasznos tulajdonságait a fémeknek és ötvözeteiknek, például szilárdságnak, tartósságnak, hajlékonyságnak, hajlékonyságnak, rugalmasságnak nincs alternatívája, különösen az ortopédiai szerkezetek, orvosi műszerek, törések gyors gyógyulását szolgáló eszközök gyártásában. Az elmúlt évtizedekben pedig az „alakmemória” effektus felfedezésének és más újítások bevezetésének köszönhetően a fémeket az ér- és idegsebészetben is széles körben alkalmazzák varróanyag, vénák és artériák tágítására szolgáló hálóstentek, nagyméretű endoprotézisek gyártására. , valamint a szemészeti és fogászati ​​implantológiában.

Azonban nem minden fém alkalmas az orvostudományban való felhasználásra, és a fő pusztító okok itt a korrózióra való hajlam és az élő szövetekkel való reakció – olyan tényezők, amelyek pusztító következményekkel járnak mind a fémre, mind a testre nézve.

Természetesen az arany és a platina csoportba tartozó fémek (platina, irídium, ozmium, palládium, ródium stb.) kiemelkednek a versenyből. A nemesfémek tömeges felhasználásának lehetősége azonban gyakorlatilag hiányzik túl magas költségük miatt, és az egyes speciális klinikai helyzetekben igényelt hasznos tulajdonságok kombinációja nem mindig jellemző a nemesfémekre.

Ezen a területen a mai napig jelentős helyet foglalnak el a rozsdamentes acélok, amelyeket bizonyos adalékanyagokkal ötvöznek a kívánt tulajdonságok elérése érdekében. De az ilyen fémanyagok, amelyek több százszor olcsóbbak, mint a nemesfémek, nem ellenállnak hatékonyan a korróziónak és más agresszív hatásoknak, ami jelentősen korlátozza számos orvosi felhasználásuk lehetőségét. Ezenkívül a testbe ültetett rozsdamentes acél termékek beültetésének akadálya az élő szövetekkel való ütközésük, ami nagy kockázat elutasítás és egyéb szövődmények.

Egyfajta kompromisszum e két pólus között az olyan fémek, mint a titán és a tantál: erősek, képlékenyek, szinte nem korróziónak kitéve, magas hőmérsékletű olvadó, és ami a legfontosabb - biológiai szempontból teljesen semleges, ami miatt a szervezet saját szöveteként érzékeli őket, és gyakorlatilag nem okoznak kilökődést. Ami a költségeket illeti, a titán esetében nem magas, bár jelentősen meghaladja a rozsdamentes acélokét. A tantál, mivel egy meglehetősen ritka fém, több mint tízszer drágább, mint a titán, de még mindig sokkal olcsóbb értékes fémek. Bár az alapvető működési tulajdonságok többsége hasonló, némelyikben még mindig rosszabb, mint a titán, bár néhányban jobb annál, ami valójában meghatározza az alkalmazás relevanciáját.

Ezen okok miatt vált széles körben elterjedtté a titán és a tantál, amelyeket gyakran „orvosi fémeknek” neveznek, valamint számos ötvözetük az orvostudomány számos területén. Számos jellemzőben különböznek egymástól, és ezáltal kiegészítik egymást modern orvosság valóban óriási kilátások.

Az alábbiakban részletesebben fogunk beszélni a titán és a tantál egyedi tulajdonságairól, az orvostudományban való felhasználásuk fő területeiről, valamint ezeknek a fémeknek a különféle gyártási formáinak felhasználásáról műszerek, ortopédiai és sebészeti berendezések gyártásához.

Titán és tantál – meghatározás, aktuális tulajdonságok

Titán az orvostudományhoz

A titán (Ti), egy ezüstös árnyalatú könnyűfém, amely acélnak tűnik, az egyik kémiai elemek A negyedik csoportba helyezett periódusos rendszer negyedik periódus, 22-es rendszámú (1. ábra).

1. ábra Titán rög.

Atomtömege 47,88, fajlagos sűrűsége 4,52 g/cm 3. Olvadáspont - 1669 ° C, forráspont - 3263 ° C. A nagy stabilitású ipari minőségekben négyértékű. Jó hajlékonyság és alakíthatóság jellemzi.

Könnyű és nagy mechanikai szilárdságú, kétszerese a vasénak és hatszorosa az Al-nak, a titánnak alacsony a hőtágulási együtthatója is, ami lehetővé teszi széles hőmérséklet-tartományban történő használatát.

A titánt alacsony hővezető képesség jellemzi, négyszer kisebb, mint a vas, és több mint egy nagyságrenddel kisebb, mint az alumínium. A hőtágulási együttható 20°C-on viszonylag kicsi, de a további melegítéssel növekszik.

Ezt az anyagot a nagyon nagy elektromos ellenállás is megkülönbözteti, amely az idegen elemek jelenlététől függően 42·11 -8 ...80·11 -6 Ohm cm tartományban változhat.

A titán egy paramágneses fém, alacsony elektromos vezetőképességgel. És bár a paramágneses fémekben a mágneses szuszceptibilitás általában csökken, ahogy felmelegszik, a titán ebben a tekintetben kivételnek tekinthető, mivel mágneses érzékenysége éppen ellenkezőleg, a hőmérséklet emelkedésével nő.

A fenti tulajdonságok összessége miatt a titán nélkülözhetetlen alapanyag a gyakorlati orvoslás és az orvosi műszergyártás különböző területein. És mégis, az erre a célra használható titán legértékesebb minősége a legmagasabb korrózióállósága, és ennek eredményeként hipoallergén.

A titán korrózióállóságát annak köszönheti, hogy 530-560 °C-ig a fémfelületet a legerősebb természetes TiO 2 oxid védőréteg borítja, amely teljesen semleges az agresszív kémiai és biológiai környezetekkel szemben. Korrózióállóságát tekintve a titán a platinához és a platinafémekhez hasonlítható, sőt felülmúlja ezeket a nemesfémeket. Különösen ellenáll a sav-bázis környezetnek, még egy olyan agresszív „koktélban” sem oldódik fel, mint az aqua regia. Elég annyit megjegyezni, hogy az emberi nyirokhoz sok tekintetben hasonló kémiai összetételű tengervízben a titán maró pusztításának intenzitása egy évezred alatt nem haladja meg a 0,00003 mm/év értéket, illetve a 0,03 mm-t!

A titán szerkezetek emberi testtel szembeni biológiai tehetetlensége miatt beültetéskor nem utasítják el őket, és nem váltanak ki allergiás reakciókat, gyorsan beborítják a mozgásszervi szöveteket, amelyek szerkezete a következő élet során állandó marad.

A titán jelentős előnye a megfizethetőség, amely lehetővé teszi a tömeges felhasználást.

Titán minőségek és titánötvözetek
A legnépszerűbb orvosi minőségű titán a műszakilag tiszta VT1-0, VT1-00, VT1-00sv. Szinte nem tartalmaznak szennyeződéseket, amelyek mennyisége olyan elenyésző, hogy nulla hibahatáron belül ingadozik. Így a VT1-0 minőség körülbelül 99,35-99,75% tiszta fémet tartalmaz, a VT1-00 és VT1-00sv pedig 99,62-99,92%, illetve 99,41-99,93%.

Manapság a titánötvözetek széles skáláját használják az orvostudományban, kémiai összetételükben és mechanotechnológiai paramétereikben is. Ötvöző adalékként leggyakrabban Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn. A leghatékonyabb stabilizátorok közé tartoznak a Zr, Au és a platina csoportba tartozó fémek. Ha a titánba 12% Zr-t viszünk be, annak korrózióállósága nagyságrendekkel növekszik. A legnagyobb hatást kis mennyiségű Pt és Pd, Rh, Ru platinoidok titánhoz való hozzáadásával érhetjük el. Ezeknek az elemeknek mindössze 0,25%-ának a Ti-be való bevitele lehetővé teszi a forrásban lévő tömény H 2 SO 4 és HCl közötti kölcsönhatás aktivitásának több tíz nagyságrenddel történő csökkentését.

A Ti-6Al-4V ötvözet széles körben elterjedt az implantológiában, az ortopédiában és a sebészetben, teljesítményi paramétereiben jelentősen felülmúlja a kobalt és rozsdamentes acél alapú „versenytársakat”. Különösen a titánötvözetek rugalmassági modulusa kétszer alacsonyabb. Orvosi alkalmazásoknál (osteoszintézis implantátumok, ízületi endoprotézisek stb.) ez nagy előnyt jelent, mivel nagyobb mechanikai kompatibilitást biztosít az implantátumnak a test sűrű csontszerkezeteivel, amelyekben a rugalmassági modulus 5¸20 GPa. A titán-nióbium ötvözetek, amelyek fejlesztése és megvalósítása különösen fontos, e tekintetben még alacsonyabb mutatók jellemzik (legfeljebb 40 GPa és ez alatt). A haladás azonban nem áll meg, és ma a hagyományos Ti-6Al-4V-t felváltják az új Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr és Ti-12Mo-6Zr orvosi ötvözetek, amelyek nem tartalmaznak alumíniumot és vanádiumot - olyan elemek, amelyek bár csekély mértékben, de mégis mérgező hatással vannak az élő szövetekre.

Az utóbbi időben a biomechanikailag kompatibilis implantátumok, amelyek anyaga a titán-nikkelid TiNi, egyre nagyobb igényt mutatnak az orvosi igényekhez. Az ötvözet növekvő népszerűségének oka a benne rejlő ún. Alakzat memória effektus (SME). Lényege abban rejlik, hogy a kontrollminta alacsony hőmérsékleten deformálva képes folyamatosan megőrizni újonnan felvett formáját, majd az ezt követő melegítés során visszaállítani eredeti konfigurációját, miközben szuperrugalmasságot mutat. A nikkelid-titán szerkezetek nélkülözhetetlenek, különösen a gerincsérülések és a mozgásszervi rendszer disztrófiáinak kezelésében.

Tantál gyógyászati ​​célra

Definíció és hasznos jellemzők
A tantál (Ta, lat. Tantalum) nehéz, tűzálló, ezüstös-kékes „ólom” árnyalatú fém, ami az őt borító Ta 2 O 5 pentoxid filmnek köszönhető. A periódusos rendszer egyik kémiai eleme, amely a hatodik periódus ötödik csoportjának, a 73-as rendszámú másodlagos alcsoportjában található (2. ábra).

2. ábra Tantál kristályok.

A tantál atomtömege 180,94, fajlagos sűrűsége 20 °C-on 16,65 g/cm 3 (összehasonlításképpen: a Fe fajlagos sűrűsége 7,87 g/cm 3, Pv 11,34 g/cm 3). Olvadáspont – 3017 °C (csak a W és a Re tűzállóbbak). 1669°C, forráspont – 5458°C. A tantálra a paramágneses tulajdonság jellemző: fajlagos mágneses szuszceptibilitása szobahőmérsékleten 0,849·10 -6.

Ez a nagyfokú keménységet és plaszticitást ötvöző szerkezeti anyag tiszta formájában bármilyen módon mechanikai feldolgozásra alkalmas (bélyegzés, hengerlés, kovácsolás, húzás, csavarás, vágás stb.). Alacsony hőmérsékleten erős keményedés nélkül, deformációs hatásoknak van kitéve (sűrítési szint 98,8%) és előégetés nélkül. A tantál akkor sem veszíti el hajlékonyságát, ha –198 °C-ra fagyasztják.

A tantál rugalmassági modulusa 25 °C-on 190 H/m2 vagy 190·102 kgf/mm2, aminek köszönhetően könnyen huzallá alakítható. A legvékonyabb tantállemezt (kb. 0,039 mm vastagságú) és egyéb szerkezeti félkész termékeket is gyártunk.

A Ta egyfajta „ikertestvére” az Nb, amelyet sok hasonló tulajdonság jellemez.

A tantál kivételes ellenálló képességgel rendelkezik az agresszív környezettel szemben. Ez az egyik legértékesebb tulajdonsága számos iparágban, beleértve az orvostudományt is. Ellenáll az olyan szervetlen agresszív savaknak, mint a HNO 3, H 2 SO 4, HCl, H 3 PO 4, valamint bármilyen koncentrációjú szerves savaknak. Ebben a paraméterben csak a nemesfémek előzik meg, és akkor sem minden esetben. Így a Ta az Au-val, Pt-vel és sok más nemesfémmel ellentétben még az aqua regia HNO 3 +3HCl-t is „figyelmen kívül hagyja”. A tantál valamivel kevésbé ellenáll a lúgoknak.

A Ta magas korrózióállósága a légköri oxigénnel kapcsolatban is megnyilvánul. Az oxidációs folyamat csak 285 °C-on kezdődik: a fémen egy felületvédő tantál-pentoxid Ta 2 O 5 film képződik. Ennek a filmnek a jelenléte, amely az összes Ta-oxid közül az egyetlen stabil anyag, teszi a fémet immunissá az agresszív reagensekkel szemben. Ennélfogva a tantál olyan különösen értékes tulajdonsága az orvostudomány számára, mint az emberi szervezettel való nagyfokú biokompatibilitás, amely a beleültetett tantál szerkezeteket saját szöveteként, elutasítás nélkül érzékeli. Ezen a legértékesebb minőségen alapul orvosi felhasználás Hogy olyan területeken, mint a helyreállító sebészet, ortopédia, implantológia.

A tantál a ritka fémek közé tartozik: készletei a földkéregben körülbelül 0,0002%. Ez ennek a szerkezeti anyagnak a magas költségét okozza. Ezért olyan széles körben elterjedt a tantál alkalmazása az alapfémre felvitt korróziógátló védőbevonatok vékony filmjei formájában, amelyek egyébként három-négyszer keményebbek, mint a tiszta lágyított tantál.

A tantált még gyakrabban használják ötvözetek formájában olcsóbb fémek ötvöző adalékaként, hogy a keletkező vegyületeket a szükséges fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságok komplexével ruházza fel. Az acél, titán és egyéb tantál hozzáadásával készült fémötvözetek széles körben keresettek a vegyi és orvosi műszerek gyártásában. Ezek közül különösen a tekercsek, lepárlók, levegőztetők, röntgenberendezések, vezérlőkészülékek stb. gyártását gyakorolják. Az orvostudományban a tantált és vegyületeit műtőberendezések gyártására is használják.

Figyelemre méltó, hogy számos területen a tantál olcsóbb, de számos megfelelő teljesítményjellemzője sikeresen helyettesítheti a platina-iridium csoportba tartozó nemesfémeket.

A tantál és ötvözeteinek minőségei
A statisztikai hibán belüli szennyezőanyag-tartalmú ötvözetlen titán fő osztályai a következők:

• HDTV: Ta - 99,9%, (Nb) - 0,2%. Más szennyeződések, mint például (Ti), (Al), (Co), (Ni), ezred- és tízezrelék százalékban vannak jelen.
• HDTV 1: A megadott minőség kémiai összetétele 99,9% Ta-t tartalmaz. Az ipari tantálban mindig jelen lévő nióbium (Nb) csak 0,03%-nak felel meg.
• TC: Igen – 99,8%. Szennyeződések (legfeljebb %): Nb - 0,1%, Fe - 0,005%, Ti, H - egyenként 0,001%, Si - 0,003%, W+Mo, O - egyenként 0,015%, Co - 0,0001%, Ca - 0,002% , Na, Mg, Mn - egyenként 0,0003%, Ni, Zr, Sn - egyenként 0,0005%, Al - 0,0008%, Cu, Cr - egyenként 0,0006%, C, N - egyenként 0,01%.
• T: Ta - 99,37%, Nb - 0,5%, W - 0,05%, Mo - 0,03%, (Fe) - 0,03%; (Ti) - 0,01%, (Si) - 0,005%.

A Ta magas keménységi értékei lehetővé teszik strukturális keményötvözetek előállítását az alapján, például Ta-val W-vel (TV). A TiC ötvözet tantál analóg TaC-re való cseréje jelentősen optimalizálja a szerkezeti anyag mechanikai jellemzőit és kibővíti alkalmazási lehetőségeit.

A Ta gyógyászati ​​célú felhasználásának jelentősége
A világon megtermelt tantál körülbelül 5%-át orvosi szükségletekre fordítják. Ennek ellenére ebben az iparágban használatának jelentőségét nem lehet túlbecsülni.

Mint már említettük, a tantál az egyik legjobb fémes bioinert anyag a vékony, de nagyon erős és kémiailag ellenálló Ta 2 O 5 pentoxid filmjének köszönhetően, amely a felületén önképződik. A nagy adhéziós ráta miatt, amely megkönnyíti és felgyorsítja az implantátum és az élő szövet fúziójának folyamatát, alacsony a tantál implantátum kilökődési százaléka és a gyulladásos reakciók hiánya.

A tantál félkész termékekből, például lapokból, rudakból, huzalokból és más formákból olyan szerkezeteket készítenek, amelyek a plasztikai, szív-, ideg- és csontsebészetben igényesek varráshoz, csontdarabok összeolvasztásához, stenteléshez és erek levágásához (3. ábra). .

3. ábra Tantál rögzítő szerkezet a vállízületben.

A vékony tantállemezes és hálós szerkezetek alkalmazását a maxillofacialis sebészetben és a traumás agysérülések kezelésében alkalmazzák. A tantál fonalszálak helyettesítik az izom- és ínszövetet. Tantál használata A sebészek tantálszálat használnak a hasi műtétek során, különösen a hasüreg falának megerősítésére. A tantál hálók nélkülözhetetlenek a szemprotézis területén. A legfinomabb tantálszálakat még az idegtörzsek regenerálására is használják.

És természetesen a Ta-t és vegyületeit a Ti-vel együtt széles körben használják az ortopédiában és az implantológiában ízületi endoprotézisek és fogprotézisek gyártására.

Az új évezred eleje óta az orvostudomány innovatív területe egyre népszerűbb, amely azon az elven alapul, hogy statikus elektromos mezőket használnak az aktiváláshoz. emberi test kívánt biofolyamatok. A Ta 2 O 5 tantál-pentoxid bevonat magas elektret tulajdonságainak jelenléte tudományosan bizonyított. A titán-oxid elektret fóliák már széles körben elterjedtek az érsebészetben, az endoprotézisben, valamint az orvosi műszerek és eszközök létrehozásában.

A titán és a tantál gyakorlati alkalmazása az orvostudomány meghatározott ágaiban

Traumatológia: törések gyógyítására szolgáló szerkezetek

Jelenleg a törések gyógyulásának felgyorsítása érdekében az ilyen módszereket egyre gyakrabban alkalmazzák. innovatív technológia, mint a fém oszteoszintézis. A csonttöredékek stabil helyzetének biztosítása érdekében különféle külső és belső rögzítő szerkezeteket alkalmaznak, amelyeket a testbe ültetnek be. A korábban használt acéltermékek azonban alacsony hatékonyságot mutatnak a test agresszív környezete és a horganyzás jelensége hatására bekövetkező korrózióra való hajlamuk miatt. Az eredmény egyrészt maguknak a fixálószereknek a gyors megsemmisülése, másrészt egy kilökődési reakció, amely gyulladásos folyamatokat okoz a súlyos fájdalom hátterében, mivel a Fe-ionok aktív kölcsönhatásba lépnek a test elektromos mezőjében a mozgásszervi szövetek élettani környezetével.

Elkerülni nemkívánatos következmények lehetővé teszi az élő szövetekkel biokompatibilis titán és tantál fixáló implantátumok előállítását (4. ábra).

4. ábra. Titán és tantál szerkezetek az oszteoszintézishez.

Az ilyen egyszerű és összetett konfigurációk hosszú távú vagy akár állandó megvalósításra is használhatók az emberi szervezetben. Ez különösen fontos az idősebb betegek számára, mert így nincs szükség műtétre a horgony eltávolításához.

Endoprotézis

Mesterséges mechanizmusok beültetése műtéti úton a csontszövetbe endoprotéziseknek nevezzük. A legelterjedtebb az ízületek endoprotézise - csípő, váll, könyök, térd, boka stb. Az endoprotézis csere folyamata mindig összetett művelet, amikor az ízület természetes helyreállításának nem alávetett részét eltávolítják, majd endoprotézis implantátummal helyettesítik.

Az endoprotézisek fémalkatrészeivel szemben számos komoly követelmény támasztja. Egyszerre kell rendelkezniük a merevség, szilárdság, rugalmasság, a szükséges felületi szerkezet kialakításának képességével, a test korrozív hatásainak ellenálló képességével, az elutasítás kockázatának kiküszöbölésével és egyéb hasznos tulajdonságokkal.

Különféle bioinert fémek használhatók endoprotézisek gyártásához. Közülük a vezető helyet a titán, a tantál és ötvözeteik foglalják el. Ezek a tartós, erős és könnyen feldolgozható anyagok hatékony csontosodást biztosítanak (a csontszövet a test természetes szöveteiként érzékeli őket, és nem okoz negatív reakciók) és a csontok gyors összeolvadása, amely hosszú ideig, évtizedekre becsülve garantálja a protézis stabilitását. ábrán. Az 5. ábra a titán használatát mutatja be a csípőízületi plasztikában.

5. ábra Titán csípőprotézis.

Az endoprotézisben a teljes fémszerkezetek alkalmazásának alternatívájaként széles körben alkalmazzák a Ti- és Ta-oxid alapú biokompatibilis védőbevonatok plazmapermetezését a protézis nem fémes komponenseinek felületére.

Tiszta titán és ötvözetei. Az endoprotézis területén találják széles körű alkalmazás mind a tiszta Ti (pl. CP-Ti 98,2-99,7%-os Ti-tartalommal), mind ötvözetei. Közülük a leggyakoribb a Ti-6AI-4V at magas árak szilárdság, amelyet korrózióállóság és biológiai tehetetlenség jellemez. A Ti-6A1-4V ötvözetet különösen nagy mechanikai szilárdság jellemzi, torziós-axiális jellemzői rendkívül közel állnak a csontéhoz.

A mai napig számos modern titánötvözetet fejlesztettek ki. Így a Ti-5AI-2.5Fe és a Ti-6AI-17 nióbiumötvözetek kémiai összetétele nem tartalmaz mérgező V-t, ráadásul alacsony rugalmassági modulus jellemzi őket. A Ti-Ta30 ötvözetet pedig a fémkerámiához hasonló hőtágulási modulus jellemzi, amely meghatározza annak stabilitását az implantátum fémkerámia komponenseivel való hosszú távú kölcsönhatás során.

Tantál-cirkónium ötvözetek. A Ta+Zr ötvözetek olyan fontos tulajdonságokat egyesítenek az endoprotézis számára, mint a testszövetekkel való biokompatibilitás a korrózión és a galvanikus ellenálláson, a felületi merevségen és a trabekuláris (porózus) szerkezeten alapulóan. fém felület. A trabekuláris tulajdonságnak köszönhetően lehetséges az osseointegrációs folyamat jelentős felgyorsítása - az élő csontszövet növekedése az implantátum fémfelületén.

Elasztikus endoprotézisek titán dróthálóból. Nagy plaszticitásuk és könnyűségük miatt a modern helyreállító sebészet és más orvosi iparágak aktívan alkalmazzák az innovatív rugalmas endoprotéziseket a legfinomabb titán drótháló - „pókháló” formájában. Rugalmas, erős, rugalmas, tartós és bioinert tulajdonságokat megőrző háló ideális anyag lágyszöveti endoprotézisekhez (6. ábra).

6. ábra Titánötvözet hálós endoprotézis lágyszöveti műanyagokhoz.

A „hálót” már sikeresen tesztelték olyan területeken, mint a nőgyógyászat, a maxillofacialis sebészet és a traumatológia. A szakértők szerint a titánhálós endoprotézisek stabilitása nem egyenlő a mellékhatások kockázatával.

Titán-nikkel orvosi ötvözetek alakmemória hatással

Ma már az orvostudomány különböző területein széles körben alkalmazzák a titán-nikelidből készült ötvözetek, amelyek ún. alakmemória-effektussal (SME). Ezt az anyagot az emberi mozgásszervi rendszer szalag-porcos szöveteinek endoprotézisére használják.

A titán-nikelid (nemzetközi elnevezés nitinol) egy intermetallikus vegyület, a TiNi, amelyet Ti és Ni egyenlő arányú ötvözésével nyernek. A nikkelid-titán ötvözetek legfontosabb jellemzője a szuperrugalmasság, amelyen az EFM alapul.

A hatás lényege, hogy a minta bizonyos hőmérsékleti tartományban lehűtve könnyen deformálódik, és a deformáció önkorrigálja magát, amikor a hőmérséklet a kezdeti értékre emelkedik szuperelasztikus tulajdonságok megjelenésével. Más szóval, ha egy nitinolötvözet lemezt alacsony hőmérsékleten meghajlítanak, akkor ugyanabban hőmérsékleti viszonyok korlátlan ideig megőrzi új formáját. Amint azonban a hőmérsékletet az eredetire emeljük, a lemez rugószerűen újra kiegyenesedik, és felveszi eredeti formáját.

Termékpéldák orvosi célokra nitinol ötvözetből készült termékek az alábbi ábrákon láthatók. 7, 8, 9, 10.

7. ábra Titán-nikelidből készült implantátum készlet traumatológiához (kapcsok, bilincsek, bilincsek stb. formájában).

8. ábra Titán-nikkelid implantátum készlet műtéti célokra (bilincsek, tágítók, sebészeti műszerek formájában).

9. ábra Porózus anyagok és titán-nikelidből készült implantátumminták vertebrológiai célokra (endoprotézisek, lemez alakú és hengeres termékek formájában).

10. ábra Titán-nikelidből készült anyagok és endoprotézisek arc- és állcsontsebészethez és fogászathoz.

Ezenkívül a nikkelid-titán ötvözetek, mint a legtöbb titán alapú termék, nagy korrózió- és galvanikus ellenállásuk miatt bioinertek. Így ideális anyag az emberi testhez képest biomechanikailag kompatibilis implantátumok (BCI) gyártásához.

Ti és Ta alkalmazása vaszkuláris stentek gyártásához

Sztentek (az angol stentből) - az orvostudományban speciális, rugalmas hálós hengeres kereteknek, nagy erek (vénák és artériák) belsejében elhelyezett fémszerkezeteknek, valamint más üreges szerveknek (nyelőcső, belek, epe-húgyutak stb.) kórosan beszűkült területeken a szükséges paraméterekre való kiterjesztése és az átjárhatóság helyreállítása érdekében.

A stentelési módszer legnépszerűbb alkalmazása olyan területeken van, mint az érsebészet, és különösen a koszorúér-angioplasztika (11. ábra).

11. ábra Titán és tantál vaszkuláris stentek mintái.

Eddig több mint ötezer vaszkuláris stentet fejlesztettek ki tudományosan és vezettek be a gyakorlatba. különféle típusokés tervez. Különböznek az eredeti ötvözet összetételében, hosszában, furatkonfigurációjában, a felületi bevonat típusában és egyéb működési paraméterekben.

A vaszkuláris stentekkel szemben támasztott követelményeket úgy alakították ki, hogy biztosítsák azok kifogástalan működését, ezért változatosak és nagyon magasak.

Ezeknek a termékeknek a következőknek kell lenniük:

• biológiailag kompatibilis a testszövetekkel;
• rugalmas;
• rugalmas;
• tartós;
• radiopaque stb.

A fémstentek gyártásához manapság a fő anyagok a kompozíciók nemesfémek, valamint Ta, Ti és ötvözetei (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinol), amelyek teljesen biointegrálódnak a test szöveteivel, és egyesítik az összes többi szükséges fizikai és mechanikai tulajdonság komplexét.

Csontok, erek és idegrostok összevarrása

A különböző mechanikai sérülések vagy bizonyos betegségek szövődményei következtében károsodott perifériás idegtörzsek helyreállítása komoly műtéti beavatkozást igényel. A helyzetet súlyosbítja, hogy általában hasonló patológiák a sérülés hátterében megfigyelhető kapcsolódó szervek, mint a csontok, erek, izmok, inak, stb. Ebben az esetben egy átfogó kezelési programot dolgoznak ki speciális varratok alkalmazásával. Kiindulási anyagként varratanyag gyártásához - szálak, kötőelemek, kötőelemek stb. – a titánt, a tantált és ezek ötvözeteit fémként használják, amelyek kémiai biokompatibilitással és a szükséges fizikai és mechanikai tulajdonságok teljes skálájával rendelkeznek.

Az alábbi ábrák példákat mutatnak be ilyen műveletekre.

12. ábra Csontvarrás titán bilincsekkel.

13. ábra: Idegrostköteg összevarrása a legfinomabb tantálszálak segítségével.

14. ábra Edények lezárása tantál kapcsokkal.

Jelenleg egyre fejlettebb technológiát fejlesztenek ki a neuro-osteo- és érplasztikára, de az ehhez használt titán-tantál anyagok továbbra is az összes többi felett tartják a tenyeret.

Plasztikai műtét

Plasztikai műtét a szervhibák sebészi eltávolítására utal az ideális anatómiai arányok visszaállítása érdekében. Az ilyen rekonstrukciókat gyakran különféle fémtermékekkel hajtják végre, amelyeket a szövetbe ültetnek be lemezek, hálók, rugók stb.

Ebben a tekintetben különösen jelzésértékű a koponyaplasztika – a koponya deformációit korrigáló művelet. Az egyes klinikai szituációk indikációitól függően a koponyaplasztika végezhető merev titánlemezekkel vagy rugalmas tantál hálókkal a műtött területre. Mindkét esetben megengedett a tiszta, ötvöző adalékanyagok nélküli fémek és bioinert ötvözeteik használata. Példák a koponyaplasztika alkalmazására titán lemezés tantál háló látható az alábbi ábrákon.

15. ábra Koponyaplasztika titánlemezzel.

16. ábra Koponyaplasztika tantál hálóval.

A titán-tantál szerkezetek az arc, a mellkas, a fenék és sok más szerv kozmetikai helyreállítására is használhatók.

Idegsebészet (mikroklipek alkalmazása)

Clipping (angolul clip clamp) egy idegsebészeti műtét az agy ereiben, amelynek célja a vérzés megállítása (különösen az aneurizma felszakadásakor) vagy a sérült betegek vérkeringésből való kikapcsolása. kis hajók. A nyírási módszer lényege, hogy a sérült területekre miniatűr fémbilincseket - klipeket - helyeznek.

A clipping módszer iránti igény elsősorban az idegsebészeti területen a kis agyi erek hagyományos módszerekkel történő lekötésének lehetetlenségével magyarázható.

A kialakuló klinikai helyzetek sokfélesége és sajátossága miatt az idegsebészeti gyakorlatban a vaszkuláris klipek széles skáláját alkalmazzák, amelyek specifikus céljukban, rögzítési módjukban, méretükben és egyéb funkcionális paramétereikben különböznek egymástól (17. ábra).

17. ábra. Clipek az agyi aneurizmák leválasztásához.

A fényképeken a klipek nagynak tűnnek, de a valóságban nem nagyobbak, mint egy gyermek körme, és mikroszkóp alá helyezik őket (18. ábra).

18. ábra: Agyi aneurizma kivágása.

A klipek készítéséhez általában tiszta titánból vagy tantálból, illetve bizonyos esetekben ezüstből készült lapos huzalt használnak. Az ilyen termékek teljesen közömbösek az agy anyagához képest, anélkül, hogy ellenreakciókat okoznának.

Fogászati ​​ortopédia

A titán, a tantál és ötvözeteik széleskörű orvosi felhasználásra találtak a fogászatban, nevezetesen a fogpótlások területén.

A szájüreg különösen agresszív környezet, amely negatívan befolyásolja a fémanyagokat. Még a fogpótlásokban hagyományosan használt nemesfémek is, mint például az arany és a platina, szájüreg nem képes teljesen ellenállni a korróziónak és az azt követő selejtezésnek, nem is beszélve a magas költségekről és a nagy tömegről, kellemetlenséget okozva betegeknél. Másrészt az akril műanyagból készült könnyű ortopéd szerkezetek törékenységük miatt sem bírják a komoly kritikát. A fogászat igazi forradalma az egyedi koronák, valamint titán és tantál alapú hidak és kivehető fogsorok gyártása volt. Ezek a fémek rejlő tulajdonságaik miatt értékes tulajdonságok, hogy a biológiai tehetetlenség és a nagy szilárdság relatív olcsósággal felveszi a versenyt az arannyal és a platinával, sőt számos paraméterben felülmúlja azokat.

Különösen a bélyegzett és tömör titán koronák nagyon népszerűek (19. ábra). A titán-nitrid TiN-ből készült plazma bevonatú koronák pedig megjelenésükben és funkcionális tulajdonságaikban gyakorlatilag nem különböznek az aranykoronáktól (19. ábra)

19. ábra Tömör titán korona és titán-nitrid bevonatú korona.

Ami a protéziseket illeti, ezek lehetnek állandóak (hídszerűek), hogy helyreállíthassanak több közelben álló fogak vagy kivehető, a teljes fogazat elvesztése esetén (teljesen fogatlan állkapocs). A legelterjedtebb fogsor a kapcsos fogsor (a német der Bogen „arch”).

A kapcsos protézist egy fém keret jelenléte jellemzi, amelyre az alaprész rögzítve van (20. ábra).

20. ábra Az alsó állkapocs kapcsos protézise.

Ma a protézis és a kapcsok kapcsos része általában tiszta, HDTV minőségű, nagy tisztaságú orvosi titánból készül.

A fogászat igazi forradalma az egyre népszerűbb implantációs fogpótlási technológia. Az implantátumokon történő protézis a legmegbízhatóbb módja az ortopédiai szerkezetek rögzítésének, amelyek ebben az esetben évtizedekig vagy akár egy életen át is kitartanak.

A fogászati ​​(fogászati) implantátum egy kétrészes szerkezet, amely a koronák, valamint a hidak és a kivehető fogsorok támasztására szolgál, melynek alaprésze (maga az implantátum) egy kúpos menetes csap, amelyet közvetlenül az állkapocsba csavarnak. csont. Az implantátum felső platformjára egy műcsonkot szerelnek fel, amely a korona vagy protézis rögzítésére szolgál (21. ábra).

21. ábra: Nobel Biocare fogászati ​​implantátum tiszta orvosi 4-es titánból (G4Ti).

Leggyakrabban az implantátum csavaros részének gyártásához tiszta orvosi titánt használnak felületi tantál-nióbium bevonattal, amely segít aktiválni az osseointegrációs folyamatot - a fém fúzióját az élő csontokkal és ínyszövetekkel.

Egyes gyártók azonban előszeretettel gyártanak nem két, hanem egy darabból álló implantátumokat, amelyekben a csavaros rész és a műcsonk nem különálló, hanem monolitikus szerkezetű. Ugyanakkor például a német Zimmer cég porózus tantálból gyárt szilárd implantátumokat, amelyek a titánhoz képest nagyobb rugalmassággal rendelkeznek, és szinte nulla szövődménykockázattal ágyazódnak be a csontszövetbe (22. ábra).

22. ábra Zimmer tömör porózus tantál fogászati ​​implantátumok.

A tantál a titánnal ellentétben nehezebb fém, így a porózus szerkezet jelentősen megkönnyíti a terméket anélkül, hogy szükség lenne egy csontintegráló bevonat további külső bevonására.

Példák az egyes fogak (koronák) implantátum protézisére, valamint kivehető fogpótlások implantátumra történő felszerelésére az ábrán láthatók. 23.

23. ábra Példák a titán-tantál implantátumok felhasználására a fogpótlásban.

Napjainkban a meglévők mellett új, implantátumokon történő protetikai módszereket fejlesztenek ki, amelyek nagy hatékonyságot mutatnak különböző klinikai helyzetekben.

Orvosi műszerek gyártása

Ma a világban klinikai gyakorlat titánból és tantálból (GOST 19126-79 „Orvosi fémműszerek. Általános műszaki feltételek”) gyártott különféle sebészeti és endoszkópos műszerek és orvosi berendezések több száz fajtáját használják. Szilárdság, hajlékonyság és korrózióállóság tekintetében kedvezően viszonyulnak más analógokhoz. , ami biológiai tehetetlenséget okoz .

A titán orvosi műszerek majdnem kétszer olyan könnyűek, mint acél társaik, ugyanakkor kényelmesebbek és tartósabbak.

24. ábra Titán-tantál alapra készült sebészeti műszerek.

A fő orvosi iparágak, amelyekben a titán-tantál műszerek a legkeresettebbek, a szemészet, a fogorvos, a fül-orr-gégészet és a sebészet. A széles műszerválasztékban több száz fajta spatula, kapocs, visszahúzó, tükör, bilincs, olló, csipesz, szike, sterilizáló, csövek, vésők, csipeszek és mindenféle tányér található.

A könnyű titán műszerek biokémiai és fizikai-mechanikai jellemzői különösen értékesek a katonai terepi sebészetben és különféle expedíciókban. Itt teljesen pótolhatatlanok, hiszen extrém körülmények között szó szerint minden 5-10 gramm túlsúly jelentős teher, a korrózióállóság és a maximális megbízhatóság pedig kötelező követelmény.

A titánt, tantált és ezek ötvözeteit monolit termékek vagy vékony védőbevonatok formájában aktívan használják az orvosi műszerek gyártásában. Lepárlók, agresszív közegek szivattyúzására szolgáló szivattyúk, sterilizátorok, érzéstelenítő-lélegeztető készülékek alkatrészei, olyan létfontosságú szervek munkájának megkettőzésére szolgáló komplex eszközök gyártásához használják őket, mint a „mesterséges szív”, „mesterséges tüdő”, „mesterséges vese”, stb.

Az ultrahangos gépek titán fejeinek élettartama a leghosszabb, míg a más anyagokból készült analógok még az ultrahangos rezgések szabálytalan kitettsége esetén is gyorsan használhatatlanná válnak.

A fentieken túlmenően megjegyzendő, hogy a titán a tantálhoz hasonlóan sok más fémtől eltérően képes deszorbeálni ("taszítani") a radioaktív izotópok sugárzását, ezért aktívan használják különféle védőeszközök és radiológiai eszközök gyártásában. felszerelés.

Következtetés

Az orvosi termékek fejlesztése és gyártása a tudományos és technológiai haladás egyik leggyorsabban fejlődő területe. A harmadik évezred elejével az orvostudomány és a technika a modern világcivilizáció egyik fő mozgatórugójává vált.

A fémek jelentősége az emberi életben folyamatosan növekszik. A tudományos anyagtudomány és a gyakorlati kohászat intenzív fejlődésének hátterében forradalmi változások mennek végbe. Az elmúlt évtizedekben pedig „a történelem pajzsára” emelték az olyan ipari fémeket, mint a titán és a tantál, amelyeket okkal nevezhetünk az új évezred szerkezeti anyagainak.

A titán jelentőségét a modern gyógyításban egyszerűen nem lehet túlbecsülni. Viszonylag rövid használati története ellenére gyakorlati célokra, az egyik vezető anyaggá vált számos orvosi iparágban. A titán és ötvözetei az ehhez szükséges összes jellemzővel rendelkeznek: korrózióállóság (és ennek következtében bioinertség), valamint könnyűség, szilárdság, keménység, merevség, tartósság, galvanikus semlegesség stb.

A tantál gyakorlati jelentőségét tekintve nem marad el a titántól. A legtöbb előnyös tulajdonság általános hasonlósága ellenére egyes tulajdonságokban gyengébbek, másokban pedig felülmúlják egymást. Éppen ezért nehéz és aligha ésszerű objektíven megítélni, hogy e fémek közül melyiknek az elsőbbsége az orvostudományban: inkább szervesen kiegészítik egymást, semmint ütköznek egymással. Elég, ha megjegyezzük, hogy a titán-tantál ötvözeteken alapuló, a Ti és Ta minden előnyét egyesítő orvosi szerkezeteket jelenleg aktívan fejlesztik, és ténylegesen használatba veszik. És nem véletlen, hogy az utóbbi években egyre sikeresebb kísérletek születtek titánból, tantálból és ezek vegyületeiből közvetlenül az emberi szervezetbe ültetett teljes értékű mesterséges szervek létrehozására. Közeledik az idő, amikor mondjuk a „titán szív” vagy a „tantál ideg” fogalma magabiztosan átkerül a beszédfigurák kategóriájából a tisztán gyakorlati síkra.