Clasele preferate de titan în stomatologie. indiferența biologică și rezistența la coroziune la acizi și alcalii în concentrații mici

Aliaje de titan au proprietăți tehnologice și fizico-mecanice înalte, precum și inerție toxicologică. Placa de titan de calitate BT-100 este utilizată pentru coroane ștanțate (grosime 0,14-0,28 mm), baze ștanțate (0,35-0,4 mm) de proteze detașabile, cadre de proteze titan-ceramice, implanturi de diferite modele. Titan VT-6 este, de asemenea, utilizat pentru implantare.

Pentru a crea coroane turnate, punți, arc (închizătură), proteze cu atele, baze metalice turnate, turnare de titan VT-5L. Punctul de topire al aliajului de titan este de 1640°C.

În literatura străină de specialitate există un punct de vedere conform căruia titan și aliajele sale sunt o alternativă la aur. Când este expus la aer, titanul formează un strat subțire de oxid inert. Alte avantaje includ conductivitatea termică scăzută și capacitatea de a se lipi cu cimenturi compozite și porțelan. Dezavantajul este dificultatea de a obține o turnare (titanul pur se topește la 1668 ° C și reacționează ușor cu masele tradiționale de turnare și oxigenul). Prin urmare, trebuie turnat și lipit în dispozitive speciale într-un mediu fără oxigen. Se dezvoltă aliaje de titan-nichel care pot fi turnate folosind metoda tradițională (un astfel de aliaj eliberează foarte puțini ioni de nichel și se leagă bine de porțelan). Noile metode de realizare a protezelor fixe (în primul rând coroane și punți) folosind tehnologia CAD / CAM (modelare pe computer / frezare pe computer) elimină imediat toate problemele de turnare. Anumite succese au fost obținute și de oamenii de știință autohtoni.

Protezele amovibile cu baze de titan în foaie subțire de 0,3-0,7 mm grosime prezintă următoarele avantaje principale față de protezele cu baze din alte materiale:

Inerție absolută față de țesuturile cavității bucale, care elimină complet posibilitatea unei reacții alergice la nichel și crom, care fac parte din bazele metalice din alte aliaje; - absenta completa a efectelor toxice, termoizolante si alergice caracteristice bazelor din plastic; - grosime mică și greutate cu suficientă rigiditate a bazei datorită rezistenței specifice ridicate a titanului; - acuratețe mare de reproducere a celor mai mici detalii ale reliefului patului protetic, de neatins pentru baze din plastic și turnate din alte metale; - ușurare semnificativă a dependenței pacientului de proteză; - menținerea dicției și a percepției bune a gustului alimentelor.

Titanul poros și nichelida de titan, care are memorie de formă, au fost folosite în stomatologie ca materiale pentru implanturi. A existat o perioadă în care în stomatologie s-a răspândit acoperirea protezelor metalice cu nitrură de titan, dând o nuanță aurie oțelului și CCS și izolând, conform autorilor metodei, linia de lipire. Cu toate acestea, această tehnică nu a fost utilizată pe scară largă din următoarele motive:

1) acoperirea cu nitrură de titan a protezelor fixe se bazează pe tehnologia veche, adică ștanțarea și lipirea;

2) la folosirea protezelor cu acoperire cu nitrură de titan se folosește vechea tehnologie a protezelor, astfel, calificarea medicilor stomatologi ortopedici nu crește, ci rămâne la nivelul anilor 50;

3) protezele acoperite cu nitrură de titan sunt inestetice și concepute pentru gustul prost al unei anumite părți a populației. Sarcina noastră nu este să subliniem defectul dentiției, ci să îl ascundem. Și din acest punct de vedere, aceste proteze sunt inacceptabile. Aliajele de aur au și dezavantaje estetice. Dar angajamentul medicilor stomatologi ortopedici față de aliajele de aur nu se datorează culorii acestora, ci fabricabilității și rezistenței ridicate la lichidul oral;

4) observațiile clinice au arătat că învelișul cu nitrură de titan se dezlipește, cu alte cuvinte, acest înveliș are aceeași soartă ca și alte bimetale;

5) trebuie avut în vedere faptul că nivelul intelectual al pacienților noștri a crescut semnificativ și, în același timp, au crescut cerințele pentru aspectul protezei. Acest lucru este contrar încercărilor unor podiatri de a găsi un surogat din aliaj de aur;

6) motivele apariției propunerii - acoperirea protezelor fixe cu nitrură de titan - sunt, pe de o parte, înapoierea bazei materiale și tehnice a stomatologiei ortopedice, iar pe de altă parte, nivelul insuficient de cultură profesională a unii stomatologi.

La aceasta putem adăuga un număr mare de reacții toxic-alergice ale corpului pacientului la stratul de nitrură de titan al protezelor fixe.

Numeroase studii fundamentale și aplicative afirmă că titanul este cel mai bun material pentru fabricarea implanturilor dentare.

În Rusia, pentru producerea diferitelor modele, se utilizează gradele de titan pur comercial BT 1-0 și BT 1-00 (GOST 19807-91), iar în străinătate se folosește așa-numitul titan „pur comercial”, care este împărțit. în 4 clase (Grade 1-4 ASTM, ISO). De asemenea, este utilizat aliajul de titan Ti-6Al-4V (ASTM, ISO), care este un analog al aliajului autohton BT-6. Toate aceste substanțe sunt diferite ca compoziție chimică și proprietăți mecanice.

Titan de gradul 1,2,3 - nu este folosit în stomatologie, deoarece. prea moale.

Beneficiile titanului pur de gradul 4 (СP4)

• Cea mai bună compatibilitate biologică
• Absența vanadiului toxic (V)
• Cea mai bună rezistență la coroziune
• 100% absența reacțiilor alergice

Conform studiului articolelor științifice, publicațiilor metodologice și de prezentare ale companiilor străine, standardelor ASTM, ISO, GOST, există tabele comparative de proprietăți și compoziție a titanului de diferite grade.

Tabelul 1. Compoziția chimică a titanului conform ISO 5832/II și ASTM F 67−89.

** Datele ISO și ASTM sunt de acord în multe puncte, unde diferă, valorile ASTM sunt date în paranteze.

Tabelul 2 Proprietățile mecanice ale titanului conform ISO 5832/II și ASTM F 67−89.

Tabelul 3. Compoziția chimică a aliajelor de titan conform GOST 19807−91.

* În gradul de titan VT 1−00, fracția de masă a aluminiului nu este permisă mai mult de 0,3%, în gradul de titan VT 1−0 nu mai mult de 0,7%.

Tabelul 4. Proprietățile mecanice ale aliajelor de titan conform GOST 19807−91.

** Datele sunt date conform OST 1 90 173−75.
*** Nu există date găsite în literatura disponibilă.

Cel mai durabil dintre materialele luate în considerare este aliajul Ti-6Al-4V (analogul domestic al VT-6). Creșterea rezistenței se realizează prin introducerea de aluminiu și vanadiu în compoziția sa. Cu toate acestea, acest aliaj aparține primei generații de biomateriale și, în ciuda absenței oricăror contraindicații clinice, este folosit din ce în ce mai puțin. Această prevedere este dată sub aspectul problemelor de înlocuire cu endoproteză a articulațiilor mari.

Din punctul de vedere al unei mai bune compatibilitati biologice, substantele apartinand grupului de titan "pur" par a fi mai promitatoare. Trebuie remarcat faptul că atunci când oamenii vorbesc despre titan „pur”, se referă la una dintre cele patru grade de titan aprobate pentru introducerea în țesuturile corpului în conformitate cu standardele internaționale. După cum se poate observa din datele de mai sus, acestea sunt diferite în compoziția chimică, ceea ce, de fapt, determină compatibilitatea biologică și proprietățile mecanice.

Întrebarea rezistenței acestor materiale este de asemenea importantă. Titanul de clasa 4 are cea mai bună performanță în acest sens.
Luând în considerare compoziția sa chimică, se poate observa că conținutul de oxigen și fier este crescut în titanul de acest grad. Întrebarea fundamentală este: aceasta afectează compatibilitatea biologică?

Creșterea oxigenului probabil nu va fi negativă. O creștere a conținutului de fier cu 0,3% în titanul de gradul 4 (comparativ cu gradul 1) poate provoca o anumită îngrijorare, deoarece, conform datelor experimentale, fierul (precum și aluminiul) atunci când este implantat în țesuturile corpului duce la formarea unui conjunctiv. tesut din jurul implantului.- stratul de tesut, care este un semn de bioinertie insuficienta a metalului. În plus, conform acelorași date, fierul inhibă creșterea culturii organice. Cu toate acestea, după cum s-a menționat mai sus, datele de mai sus se referă la implantarea de metale „pure”.

În acest caz, întrebarea este importantă: este posibil ca ionii de fier să scape prin stratul de oxid de titan în țesuturile înconjurătoare și, dacă este posibil, cu ce ritm și ce fel de metabolism suplimentar? Nu am găsit informații despre acest subiect în literatura disponibilă.

Când se compară standardele străine și cele interne, se poate observa că aliajele de titan VT 1-0 și VT 1-00 permise pentru utilizare clinică în țara noastră corespund practic gradelor de titan „pur” de gradul 1 și 2. Conținutul redus de oxigen iar fierul din aceste grade duce la scăderea proprietăților lor de rezistență, care nu pot fi considerate favorabile. Deși gradul de titan VT 1-00 are o limită superioară a rezistenței la tracțiune corespunzătoare cu cea a gradului 4, limita de curgere a aliajului autohton este de aproape două ori mai mică. În plus, aluminiul poate fi inclus în compoziția sa, ceea ce, așa cum sa menționat mai sus, este nedorit.

Când se compară standardele străine, se poate observa că standardul american este mai strict, iar standardele ISO se referă la cele americane într-un număr de paragrafe. În plus, delegația SUA nu a fost de acord cu aprobarea standardului ISO pentru titanul utilizat în chirurgie.

Astfel, se poate argumenta că:
Cel mai bun material pentru fabricarea implanturilor dentare, astăzi, este titanul „pur” de gradul 4 conform standardului ASTM, deoarece:

• nu conține vanadiu toxic, cum ar fi aliajul Ti-6Al-4V;
• prezența Fe în compoziția sa (măsurată în zecimi de a%) nu poate fi considerată negativă, deoarece chiar și în cazul unei posibile eliberări a ionilor de fier în țesuturile înconjurătoare, efectul acestora asupra țesuturilor nu este toxic, ca în vanadiu;
• titanul din clasa 4 are proprietăți de rezistență mai bune în comparație cu alte materiale din grupul de titan „pur”;

Aliaje de crom cobalt

Aliaje cobalt-crom grad KHS

cobalt 66-67%, care conferă aliajului duritate, îmbunătățind astfel proprietățile mecanice ale aliajului.

crom 26-30%, introdus pentru a da aliajului duritate și a crește rezistența la coroziune, formând o peliculă de pasivizare pe suprafața aliajului.

nichel 3-5%, care crește plasticitatea, duritatea, maleabilitatea aliajului, îmbunătățind astfel proprietățile tehnologice ale aliajului.

molibden 4-5,5%, ceea ce este de mare importanță pentru creșterea rezistenței aliajului, făcându-l cu granulație fină.

mangan 0,5%, care crește rezistența, calitatea turnării, scade punctul de topire, ajută la îndepărtarea compușilor granulari toxici din aliaj.

carbon 0,2%, care reduce punctul de topire și îmbunătățește fluiditatea aliajului.

siliciu 0,5%, imbunatatind calitatea piesei turnate, crescand fluiditatea aliajului.

fier 0,5%, creșterea fluidității, creșterea calității turnării.

azot 0,1%, care reduce punctul de topire, îmbunătățește fluiditatea aliajului. În același timp, o creștere a azotului peste 1% înrăutățește ductilitatea aliajului.

beriliu 0-1,2%

aluminiu 0,2%

PROPRIETĂȚI: CCS are proprietăți fizice și mecanice ridicate, densitate relativ scăzută și fluiditate excelentă, ceea ce face posibilă turnarea produselor dentare ajurate de înaltă rezistență. Punctul de topire este 1458C, vâscozitatea mecanică este de 2 ori mai mare decât cea a aurului, rezistența minimă la tracțiune este de 6300 kgf/cm2. Modulul mare de elasticitate și densitatea mai mică (8 g/cm 3 ) fac posibilă realizarea unor proteze mai ușoare și mai rezistente. De asemenea, sunt mai rezistente la abraziune și păstrează strălucirea de oglindă a suprafeței, conferită prin lustruire, pentru mai mult timp. Datorită proprietăților sale bune de turnare și anticoroziune, aliajul este utilizat în stomatologia ortopedică pentru fabricarea de coroane turnate, punți, diferite modele de proteze turnate, cadre pentru proteze metalo-ceramice, proteze detașabile cu baze turnate, dispozitive de atele, turnate. cleme.

FORMA DE LANSAREA: produs sub forma de semifabricate rotunde cu o greutate de 10 si 30 g, ambalate in 5 si 15 bucati.

Toate aliajele metalice produse pentru stomatologia ortopedică sunt împărțite în 4 grupe principale:

Bygodents - aliaje pentru proteze dentare turnate.

KX-Dents - aliaje pentru proteze ceramico-metal.

HX-Dents - aliaje de nichel-crom pentru proteze metalo-ceramice.

Dentanele sunt aliaje de fier-nichel-crom pentru proteze dentare.

1. Bygodents. Sunt un aliaj multicomponent.

COMPOZIȚIE: cobalt, crom, molibden, nichel, carbon, siliciu, mangan.

PROPRIETATI: densitate - 8,35 g/cm 3 , duritate Brinell - 360-400 HB, punct de topire al aliajului - 1250-1400C.

APLICAȚIE: utilizat pentru fabricarea protezelor turnate, agrafe, dispozitive de atelă.

Byugodent CCS vac (moale)- contine 63% cobalt, 28% crom, 5% molibden.

Bygodent CCN vac (normal) - conține 65% cobalt, 28% crom, 5% molibden, precum și un conținut ridicat de carbon și nu conține nichel.

Bygodent CCH vac (hard)- baza este cobalt - 63%, crom - 30% și molibden - 5%. Aliajul are un conținut maxim de carbon de 0,5%, aliat suplimentar cu niobiu - 2% și nu conține nichel. Are parametri de elasticitate și rezistență excepțional de înalți.

Byugodent CCC vac (cupru)- baza este cobalt - 63%, crom - 30%, molibden - 5%.Compoziția chimică a aliajelor include cupru și un conținut ridicat de carbon - 0,4%. Ca rezultat, aliajul are proprietăți elastice și de rezistență ridicate. Prezența adâncimii în aliaj facilitează lustruirea, precum și alte prelucrări mecanice a protezelor din acesta.

Bygodent CCL vac (lichid)- pe lângă cobalt - 65%, crom - 28% și molibden - 5%, în compoziția aliajului se introduc bor și siliciu. Acest aliaj are o fluiditate excelentă, proprietăți echilibrate.

2. KH-Dents

APLICAȚII: utilizat pentru fabricarea cadrelor metalice turnate cu porțelan. Filmul de oxid format pe suprafața aliajelor face posibilă aplicarea acoperirilor ceramice sau vitroceramice. Există mai multe tipuri de acest aliaj: CS, CN, CB, CC, CL, DS, DM.

KH-Dent CN aspirator (normal) conține 67% cobalt, 27% crom și 4,5% molibden, dar nu conține carbon și nichel. Acest lucru îmbunătățește semnificativ caracteristicile plastice și reduce duritatea.

KX-Dent CB aspirator (Bondy) are următoarea compoziție: 66,5% cobalt, 27% crom, 5% molibden. Aliajul are o combinație bună de proprietăți de turnare și mecanice.

3. NH-Dents

COMPOZIȚIE: nichel - 60-65%; crom - 23-26%; molibden - 6-11%; siliciu - 1,5-2%; nu contin carbon.

Aliaje NH-Dent pe bază de nichel-crom

APLICARE: pentru coroane metalo-ceramice de înaltă calitate și punți mici, au duritate și rezistență ridicate. Cadrele protezelor sunt ușor de șlefuit și lustruit.

PROPRIETĂȚI: aliajele au proprietăți bune de turnare, conțin aditivi de rafinare, ceea ce face posibilă nu numai obținerea unui produs de calitate la turnarea în mașini de topire cu inducție de înaltă frecvență, dar și reutilizarea până la 30% din sprue în topituri noi. Există mai multe tipuri de acest aliaj: NL, NS, NH.

HX-Dent NS aspirator (soft) - în compoziția sa conține nichel - 62%, crom - 25% și molibden - 10%. Are stabilitate dimensională ridicată și contracție minimă, ceea ce permite turnarea punților lungi într-o singură etapă.

HX-Dent NL aspirator (lichid) - conține 61% nichel, 25% crom și 9,5% molibden. Acest aliaj are proprietăți bune de turnare, permițând obținerea de piese turnate cu pereți subțiri, ajurati.

4.Dunturi

PROPRIETĂȚI: Aliajele de tip Dentan sunt concepute pentru a înlocui oțelurile inoxidabile turnate. Au o ductilitate și o rezistență la coroziune semnificativ mai mare datorită faptului că conțin de aproape 3 ori nichel și cu 5% mai mult crom. Aliajele au proprietăți bune de turnare - contracție scăzută și fluiditate bună. Foarte maleabil la prelucrare.

APLICAȚII: utilizat pentru fabricarea coroanelor simple turnate, coroanelor turnate cu furnir din plastic. Există mai multe tipuri de acest aliaj: DL, D, DS, DM.

Dentan D conține 52% fier, 21% nichel, 23% crom. Are ductilitate ridicată și rezistență la coroziune, contracție scăzută și fluiditate bună.

Dentan DM conține 44% fier, 27% nichel, 23% crom și 2% molibden. Molibdenul a fost adăugat suplimentar la compoziția aliajului, ceea ce a crescut rezistența acestuia în comparație cu aliajele anterioare, atunci când se compară același nivel de prelucrabilitate, fluiditate și alte proprietăți tehnologice.

Pentru unele aliaje de nichel-crom, prezența unei pelicule de oxid poate fi negativă, deoarece la temperaturi ridicate de ardere, oxizii de nichel și crom se dizolvă în porțelan, colorându-l. O creștere a cantității de oxid de crom din porțelan duce la o scădere a coeficientului său de dilatare termică, ceea ce poate determina ciobirea metalului a ceramicii.

Aliaje de titan

PROPRIETĂȚI: aliajele de titan au proprietăți tehnologice și fizico-mecanice înalte, precum și inerție biologică. Punctul de topire al aliajului de titan este 1640C. Produsele din titan au inerție absolută față de țesuturile cavității bucale, absența completă a efectelor toxice, termoizolante și alergice, grosime mică și greutate, cu o rigiditate suficientă a bazei datorită rezistenței specifice ridicate a titanului, precizie ridicată a reproducerii a celor mai mici detalii ale reliefului patului protetic.

Foaie VT-100- folosit la fabricarea coroanelor stantate (grosime 0,14-0,28mm), a bazelor stantate (0,35-0,4mm) a protezelor amovibile.

VT-5L - turnat - folosit pentru fabricarea coroanelor turnate, podurilor, ramelor de proteze cu atelă, baze metalice turnate.

Introducere

Stomatologia de astăzi nu stă pe loc. Aproape în fiecare lună auzim despre noi metode, echipamente, materiale etc. Desigur, nu toate inovațiile rezonează cu profesioniștii. Dar, există un material care și-a ocupat serios și de mult timp nișa în stomatologie, care, datorită calităților sale, s-a dovedit cu brio. Și numele acestui material este titan.

Gama de utilizări pentru titan este în continuă extindere. Astazi este folosit atat in protetica amovibila cat si inamovibila, in implantologie, in ortodontie etc.

În prezent, fabricarea dinților din titan a fost deja stăpânită, iar studiile au arătat că titanul nu este inferior metalelor prețioase în ceea ce privește rezistența la coroziune în cavitatea bucală. Și aceasta nu este limita. Nu ar fi exagerat să spunem că în stomatologie nu a mai rămas nicio direcție, oriunde este loc pentru titan.

În ceea ce privește aplicațiile, introducerea aliajelor de titan nu s-a limitat la stomatologie. Titanul este utilizat pe scară largă în toate domeniile medicinei fără excepție, ca să nu mai vorbim de industrie. Dacă vorbim despre titan, atunci vin imediat în minte o serie de avantaje, care în combinație sunt unice pentru acesta. Indiferența biologică, lipsa proprietăților de magnetizare, greutatea specifică scăzută, rezistența ridicată, rezistența la coroziune în multe medii agresive și disponibilitatea au făcut din titan un material aproape universal și indispensabil. Și aceasta este doar o mică parte din avantajele pe care aliajele de titan le pot oferi.

În acest proiect de absolvire vor fi dezvăluite toate fațetele acestui material revoluționar. În prisma profesiei de tehnician dentar, proprietățile titanului și aliajele sale, metodele de producere a acestora, nuanțele de prelucrare a aliajelor de titan, erorile care apar atunci când se lucrează cu acesta și multe altele vor fi luate în considerare cu atenție. Se va acorda atenție celor mai recente progrese în știință și tehnologie. Vor fi analizate în detaliu aliajele de titan care există de mult timp, care sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume, precum și cele mai recente evoluții în acest domeniu. Și, desigur, metodele de prelucrare precum măcinarea, șlefuirea aliajelor de titan etc. nu pot fi ignorate.

Relevanța cercetării

Alegerea materialului pentru proteză este una dintre etapele importante în planificarea protezei, deoarece proprietățile viitoare ale protezei vor depinde de material. În prezent, caută să combine două proprietăți cheie și importante ale materialelor dentare simultan - bioinertitatea și estetica. Unul dintre materialele de prima calitate este titanul. Utilizarea titanului în combinație cu placarea cu mase ceramice face posibilă rezolvarea celei de-a doua probleme. Astfel, ambele probleme sunt rezolvate - bioinertitatea și estetica. Dar în literatura modernă și chiar și atunci când studiezi în instituții de învățământ, nuanțele lucrului cu titan sunt slab acoperite. Prin urmare, după ce am studiat în detaliu literatura despre titan, este necesar să o rezumam, să o sistematizăm și să o rezumam în acest proiect de teză pentru a facilita studiul acestei teme de către tehnicienii dentari în viitor.

Subiect de studiu

Titan pentru fabricarea protezelor dentare

Obiect de studiu

Tehnologia de prelucrare a titanului

Scopul studiului

Pentru a studia tehnologia de fabricare a protezelor de titan în stomatologie

Obiectivele cercetării

1. Studierea literaturii pe această temă;
2. Studiul proprietăților titanului utilizat în stomatologie;
3. Studiul tehnologiilor de prelucrare a acestuia;
4. Comparația tehnologiilor de prelucrare a titanului.

Ipoteză

Studiul acestui material ne va permite să determinăm aspectele pozitive și negative ale diferitelor tehnologii de prelucrare a titanului și să identificăm cele mai bune dintre ele, care în viitor pot servi ca o îmbunătățire a calității protezelor.

Metode de cercetare

Studiul literaturii interne și străine, analiză comparativă, sistematizare.

Capitolul 1. Caracteristicile titanului și dificultățile în care se lucrează cu acesta

1.1. Beneficiile Titanului

În sistemul periodic D.I. Titanul Mendeleev este numărul 22 (Ti). În exterior, titanul este similar cu oțelul (Fig. 1).

Fig.1. Implanturi si bonturi din titan.

Aliajele de titan au proprietăți tehnologice și fizico-mecanice înalte, precum și bioinerte.

Aliajele de titan structurale și de înaltă rezistență sunt soluții solide, ceea ce le permite să ofere un raport optim al caracteristicilor de rezistență și ductilitate.

Titanul poros, precum și nichelida de titan, care are memorie de formă, au fost folosite ca materiale pentru implanturi.

În literatura străină, există un punct de vedere conform căruia titanul și aliajele sale sunt o alternativă la aur. La contactul cu aerul are loc pasivarea, adică. pe suprafața de titan se formează un strat subțire de oxid inert. Celelalte avantaje includ conductivitatea termică scăzută și capacitatea de a se combina cu cimenturi compozite și porțelan. Dezavantajul este dificultatea de a obtine o turnare (titanul pur se topeste la 1668°C si reactioneaza cu masele de turnare traditionale si oxigenul). Prin urmare, trebuie turnat și lipit în dispozitive speciale într-un mediu fără oxigen. Se dezvoltă aliaje de titan-nichel care pot fi turnate folosind metoda tradițională (un astfel de aliaj eliberează foarte puțini ioni de nichel și se leagă bine de porțelan). Noile metode de creare a protezelor fixe (în primul rând coroane și punți) folosind tehnologia CAD/CAM elimină imediat toate problemele de turnare.

Protetica coroanei dintelui ocupă o poziție de lider în clinica de stomatologie ortopedică și este utilizată în toate perioadele de formare și dezvoltare a aparatului masticator, de la copilărie până la bătrânețe. Un loc special în ortopedie îl ocupă coroanele de titan, care se disting prin următoarele caracteristici:

• inerție biologică;
• Ușurința de îndepărtare a coroanei;
• Conductivitate termică scăzută în comparație cu alte metale și aliaje;
• Greutate specifică mică, datorită căreia protezele sunt ușoare;
• Au elasticitate ridicată;
• Rezistență la abraziune mai mică decât oțelul inoxidabil pentru dinții de foioase.

Menționând importanța utilizării coroanelor de titan, ar trebui să ne oprim asupra unei astfel de boli dentare a țesuturilor dure ale dintelui, cum ar fi aplazia și hipoplazia smalțului. Aceste defecte sunt malformații ale țesuturilor dure ale dintelui și apar ca urmare a unei încălcări a metabolismului mineral și proteic în corpul fătului sau al copilului. Subdezvoltarea smalțului este un proces ireversibil și rămâne pe toată perioada vieții. Prin urmare, prezența acestor boli este o indicație absolută pentru utilizarea coroanelor de titan cu pereți subțiri.

În ceea ce privește protezele amovibile, protezele cu baze de titan în foaie subțire de 0,3-0,7 mm grosime prezintă următoarele avantaje principale față de protezele cu baze din alte materiale:

• inerție absolută la țesuturile cavității bucale, care elimină complet posibilitatea unei reacții alergice la nichel și crom, care fac parte din bazele metalice din alte aliaje;
• absența completă a efectelor toxice, termoizolante și alergice caracteristice bazelor din plastic;
• grosime mică și greutate cu o rigiditate suficientă a bazei datorită rezistenței specifice ridicate a titanului;
• acuratețe ridicată a reproducerii celor mai mici detalii ale reliefului patului protetic, de neatins pentru baze din plastic și turnate din alte metale;
• ușurare semnificativă a pacientului care se obișnuiește cu proteza;
• menținerea unei bune dicție și percepție a gustului alimentelor.

1.2. Caracteristicile titanului și complexitatea lucrului cu acesta

Titanul (Titanul) Ti este un element din grupa IV a perioadei a 4-a a sistemului periodic al lui D. I. Mendeleev, numărul de serie 22, masa atomică 47,90. A fost obtinut in forma sa pura abia in 1925. Principalele materii prime sunt mineralele rutil TiO2, ilmenita FeTiO3 etc. Titanul este un metal refractar.

Titanul se obține prin reducerea dioxidului de titan cu calciu metalic, hidrură de calciu, reducerea tetraclorurii de titan cu sodiu topit, magneziu metalic. Titanul este un material promițător pentru aviație, industria chimică și de construcții navale și pentru medicină. În cele mai multe cazuri, titanul este utilizat sub formă de aliaje cu aluminiu, molibden, vanadiu, mangan și alte metale.

Tabelul 1.

Proprietăți comparative ale diferitelor aliaje.

Proprietăți				Aliaj argint-paladiu	Oţel inoxidabil
Densitate (g/cm³)
Duritate (HB) MPa
Rezistența MPa (N/mm 2), Rm
Modulul de elasticitate, GPa
Punct de topire (°C)
Conductivitate termică W/(m K)
KTR (α 10 -6 °C -1)

Se știe că unele elemente chimice pot exista sub forma a două sau mai multe substanțe simple care diferă ca structuri și proprietăți. De obicei, o substanță trece de la o modificare alotropică la alta la o temperatură constantă. Titanul are două astfel de modificări. Modificarea α a titanului există la temperaturi de până la 882,5 °C. Modificarea β la temperatură înaltă poate fi stabilă de la 882,5 °C până la punctul de topire.

Elementele de aliere conferă aliajului de titan diferite proprietăți. Pentru aceasta, se utilizează aluminiu, molibden, mangan, crom, cupru, fier, staniu, zirconiu, siliciu, nichel și altele.

Aditivii de aliere se comportă diferit în diferitele modificări alotropice ale titanului. Ele modifică, de asemenea, temperatura la care are loc tranziția α/β. Astfel, o creștere a concentrației de aluminiu, oxigen și azot într-un aliaj de titan crește această valoare a temperaturii. Regiunea de existență a modificării α se extinde. Și aceste elemente sunt numite α-stabilizatori.

Staniul și zirconiul nu modifică temperatura transformărilor α/β. Prin urmare, sunt considerați întăritori neutri de titan.

Toate celelalte adaosuri de aliaje la aliajele de titan sunt considerate β-stabilizatori. Solubilitatea lor în modificările de titan depinde de temperatură. Și acest lucru face posibilă creșterea rezistenței aliajelor de titan cu acești aditivi prin întărire și îmbătrânire. Folosind diferite tipuri de aditivi de aliere, se obțin aliaje de titan cu o mare varietate de proprietăți.

Turnarea titanului VT-5L este utilizat pentru a crea coroane turnate, punți, cadre de arc (închizătură), proteze cu atele, baze metalice turnate. Punctul de topire al aliajului de titan este de 1640°C.

Aliajul VT5 (VT5L) este aliat numai cu aluminiu. Aluminiul este unul dintre cele mai comune elemente de aliere din aliajele de titan. Acest lucru se datorează următoarelor avantaje ale aluminiului față de alte componente de aliere:

1. aluminiul este larg distribuit în natură, disponibil și relativ ieftin;
2. densitatea aluminiului este mult mai mică decât densitatea titanului și, prin urmare, introducerea aluminiului crește rezistența lor specifică;
3. odată cu creșterea conținutului de aluminiu, crește rezistența la căldură și rezistența la fluaj a aliajelor de titan;
4. aluminiul mărește modulele de elasticitate;
5. odată cu creșterea conținutului de aluminiu din aliaje, tendința acestora de fragilizare cu hidrogen scade. Aliajul VT5 diferă de titanul comercial prin rezistență mai mare și rezistență la căldură. În același timp, aluminiul reduce semnificativ plasticitatea tehnologică a titanului. Aliajul VT5 este deformat în stare fierbinte: este forjat, laminat, ștanțat. Cu toate acestea, se preferă să se folosească nu într-o stare deformată, ci sub formă de turnare modelată (în acest caz, i se atribuie marca VT5L).

Titan VT-6 este utilizat pentru implantare. Aliajele din clasa VT6 (Ti-6A1-4V) (α + β) sunt printre cele mai comune aliaje de titan și în alte zone.

O distribuție atât de largă a acestui aliaj se datorează aliajului cu succes. Aluminiul din aliaje ale sistemului Ti-Al-V mărește rezistența și proprietățile rezistente la căldură, iar vanadiul este unul dintre acele puține elemente de aliere din titan care măresc nu numai proprietățile de rezistență, ci și ductilitatea.

Împreună cu rezistența specifică ridicată, aliajele de acest tip sunt mai puțin sensibile la hidrogen în comparație cu aliajele OT4 și OT4-1, au susceptibilitate scăzută la coroziune cu sare și lucrabilitate bună.

Aliajele de tip VT6 sunt utilizate în starea recoaptă și întărită termic. Recoacere dublă îmbunătățește, de asemenea, duritatea la rupere și rezistența la coroziune.

Placa de titan grad VT1-00 este utilizată pentru coroane ștanțate (grosime 0,14-0,28 mm), baze ștanțate (0,35-0,4 mm) de proteze amovibile, cadre de proteze titan-ceramice, implanturi de diferite modele.

Industria metalurgică furnizează semifabricate din titan tehnic de două clase VT1-00 și VT1-0 care diferă prin conținutul de impurități (oxigen, azot, carbon, fier, siliciu etc.). Acestea sunt materiale cu rezistență scăzută, iar titanul VT1-00, care conține mai puține impurități, este mai puțin durabil și mai ductil. Principalul avantaj al aliajelor de titan VT1-00 și VT1-0 este plasticitatea tehnologică ridicată, care face posibilă obținerea uniformă a foliei din acestea.

Proprietățile de rezistență ale titanului pot fi crescute prin călirea prin lucru (călirea prin lucru), dar în acest caz, proprietățile plasticului sunt mult reduse. Scăderea caracteristicilor de ductilitate este mai pronunțată decât creșterea caracteristicilor de rezistență, așa că întărirea prin muncă nu este cea mai bună modalitate de a îmbunătăți proprietățile complexe ale titanului. Dezavantajele titanului includ o mare tendință la fragilizarea cu hidrogen și, prin urmare, conținutul de hidrogen nu trebuie să depășească 0,008% în titan VT1-00 și 0,01% în VT1-0.

1.3. Caracteristici ale prelucrării titanului (slefuire și lustruire)

Proprietățile fizice, fazele de oxidare și modificările rețelei cristaline trebuie luate în considerare la prelucrarea titanului. Prelucrarea corectă poate fi realizată cu succes numai cu freze speciale pentru titan, cu o tăietură transversală specială (Fig. 2). Unghiul redus al suprafeței de lucru, ceea ce face posibilă îndepărtarea optimă a metalului suficient de moale, în același timp o bună răcire a sculei. Prelucrarea titanului trebuie făcută fără presiune puternică asupra unealtei.

Fig.2.

Frezele din titan trebuie depozitate separat de alte unelte. Acestea trebuie curățate regulat cu jet de abur și perii din fibră de sticlă pentru a îndepărta resturile de așchii de titan, care sunt suficient de ferm depuse.

Când folosiți o unealtă greșită sau o presiune puternică, este posibilă supraîncălzirea locală a metalului, însoțită de o formare puternică de oxid și o schimbare a rețelei cristaline. Vizual, pe obiectul prelucrat, are loc o schimbare a culorii și suprafața se asprește ușor. În aceste locuri nu va exista aderența necesară la ceramică (posibilitatea de fisuri și așchii), dacă acestea nu sunt zone furniruite, atunci procesarea și lustruirea ulterioară nu vor îndeplini cerințele.

Utilizarea diferitelor discuri și pietre de carborundum, sau capete de diamant, atunci când se prelucrează titanul, contaminează foarte mult suprafața titanului, ceea ce duce ulterior și la fisuri și așchii în ceramică. Prin urmare, utilizarea instrumentelor de mai sus este potrivită numai pentru prelucrarea, de exemplu, a cadrelor de proteză cu închidere, iar utilizarea capetelor de diamant ar trebui exclusă complet. Slefuirea și lustruirea ulterioară a zonelor expuse de titan este posibilă numai cu vârfuri de cauciuc de șlefuire adaptate la titan și paste de lustruit. Mulți producători de scule rotative produc acum o gamă largă de freze și capete de șlefuit din cauciuc pentru titan.

Parametri de prelucrare potriviți pentru titan:

• Viteză mică a piesei de mână - max. 15.000 rpm;
• Presiune scăzută asupra unealtă;
• Prelucrare periodică;
• Prelucrarea cadrelor într-o singură direcție;
• Evitați colțurile ascuțite și suprapunerile metalice;
• Când șlefuiți și lustruiți, utilizați numai vârfuri de cauciuc de șlefuit și paste de lustruit adecvate;
• Curățarea periodică a tăietorilor cu jet de abur și perie din fibră de sticlă.

Sablare, înainte de aplicarea stratului de lipire pentru acoperirea ceramică, precum și pentru placarea cu materiale compozite, trebuie să respecte următoarele cerințe:

• Oxid de aluminiu pur, de unică folosință;
• Granulația maximă a nisipului este de 150 µm, optim 110–125 µm;
• Presiunea maximă a creionului 2 bar;
• Direcția curgerii nisipului în unghi drept față de suprafață.

După prelucrare, este necesar să lăsați obiectul tratat să fie pasivizat timp de 5-10 minute, iar apoi să curățați suprafața cu abur.

Arderea cu oxid sau proceduri similare atunci când se lucrează cu titan sunt complet excluse. Utilizarea acizilor sau a gravării este, de asemenea, complet exclusă.

1.4.Concluzii asupra primului capitol

Pe baza materialului prezentat mai sus, putem concluziona că aliajele de titan au un număr semnificativ de proprietăți foarte importante care sunt indispensabile în protezarea dentară. Principalele sunt bioinertitatea, rezistența la coroziune, rezistența și duritatea cu o greutate specifică scăzută. Cu toate acestea, obținerea titanului este considerată un proces costisitor, dar deoarece cantitatea utilizată la fabricarea protezei este mică, acest lucru nu afectează foarte mult costul. Dar datorită faptului că tehnologia de producere a protezelor din titan este mai scumpă, protezele din titan sunt mai scumpe decât CCS sau oțelul inoxidabil.

De asemenea, până de curând, prelucrarea titanului a cauzat probleme, dar apariția și răspândirea instrumentelor speciale au făcut posibilă utilizarea aliajelor de titan în stomatologie. Proprietățile pozitive ale titanului erau cunoscute înainte, dar procesarea lungă și costisitoare a fost chiar obstacolul în calea introducerii lui în practica stomatologică.

În ciuda cerințelor specifice care lipsesc în prelucrarea altor metale și a caracteristicilor instrumentelor, o listă întreagă a calităților pozitive ale titanului a condus încă la îmbunătățirea proceselor de lucru cu acesta. Pe de o parte, proprietățile chimice ale titanului deschid noi oportunități pentru tehnicienii dentari, dar, pe de altă parte, necesită o aderență mai atentă la tehnologia de prelucrare și luarea în considerare a tuturor caracteristicilor.

capitolul 2

2.1.Stampilarea titanului

Ștanțarea (ștanțarea) este procesul de deformare plastică a unui material cu modificarea formei și dimensiunilor corpului. Metalele sunt ștanțate în stomatologie.

Este de remarcat faptul că coroanele din titan ștanțate sunt destul de rare astăzi. Tehnologia de fabricare a coroanelor prin ștanțare din titan nu a găsit distribuție, deoarece titanul este dificil de ștanțat în stare rece. Totuși, ca parte a studiului general, va fi luată în considerare tehnologia de fabricare a coroanelor de titan prin ștanțare.

Coroanele ștanțate din titan au aceleași dezavantaje ca și coroanele ștanțate convenționale și anume:

• Lipsa rezistenței la uzură;
• Prezența unei suprafețe plate de mestecat a dintelui;
• Potrivire insuficient de strânsă pe gâtul dintelui;
• Lipsa esteticii.

Proprietățile coroanelor de titan sunt similare cu aliajele coroanelor de aur mai scumpe.

Procesul de ștanțare pentru aliajele de titan nu este semnificativ diferit de procesul de fabricare a coroanelor convenționale din oțel inoxidabil ștanțat.

La fabricarea coroanelor ștanțate, amprentele sunt de obicei luate cu linguri standard de masă de alginat.

Tehnologia de fabricație a coroanei ștanțate cu titan:

Etapa de laborator a fabricării unei coroane începe cu obținerea unui model. În continuare, dintele este modelat cu ceară de modelat. Prin stratificarea cerii topite pe suprafata unui dinte de ipsos se realizeaza o crestere a volumului necesara refacerii formei anatomice. După modelare, este necesar să tăiați o matriță de ipsos din model. Apoi trebuie să faceți o copie a acesteia din metal cu punct de topire scăzut. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți o matriță de ipsos. Blocul de gips este realizat în două etape. Se îndepărtează matrița de ipsos, iar părțile despicate ale blocului sunt puse împreună și metalul fuzibil este topit. La topire, este important să nu supraîncălziți metalul; atunci când este supraîncălzit, unele componente ale aliajului se evaporă și se dovedește a fi mai casant. Și apoi completează formularul. Forma trebuie să fie bine uscată, deoarece umiditatea, evaporarea, va face metalul poros.

În total, este necesar să faceți două ștampile metalice. Prima este cea mai precisă pentru ștanțarea finală. Al doilea este pentru pre-ștampilare. După fabricarea unei matrițe metalice, este necesar să selectați un manșon de titan.

Manșonul ar trebui să ajungă la ecuatorul dintelui și să intre în el cu ceva efort. Manșonului recoapt de pe poansoanele unei nicovale dentare speciale i se dă o formă aproximativă a viitoarei coroane prin lovituri de ciocan. Și apoi urmează din nou recoacere. În timpul loviturilor de ciocan, au loc modificări în structura metalului, acesta devine mai elastic și mai incet la prelucrarea ulterioară, adică se formează întărirea, prin recoacere rețeaua cristalină a metalului este restabilită și metalul devine mai ductil. După aceea, iau zarul care a fost turnat al doilea, pun un manșon pe el și cu câteva lovituri puternice și precise ale ciocanului îl ciocanesc în „perna” de plumb. Pernă de plumb - un lingot de plumb moale de diferite dimensiuni.

Este necesar să conduceți o matriță cu un manșon până la nivelul ecuatorului coroanei. Plumbul comprimă strâns manșonul metalic de pe matriță. Din plumb se extrage o matriță cu manșon și se evaluează calitatea ștanțarii preliminare. Nu ar trebui să existe riduri sau crăpături pe mânecă. Ștanțarea finală se face într-o presă, fie manuală, fie hidraulică mecanizată. Există o singură semnificație - la baza presei se află o cuvă umplută cu cauciuc nevulcanizat. Matrița este introdusă în cuvă în cauciuc și tija de presare, sub forța volantului nerăsucit sau a hidraulicii, apasă pe cauciuc, acesta din urmă transferă presiunea asupra manșonului, care, la rândul său, este presat strâns pe matrița metalică. sub presiune.

Trebuie remarcat faptul că titanul la rece este extrem de greu de ștanțat. În timpul deformării la cald, și în special la temperaturi de 900°C și peste, când se dezvoltă procese de înmuiere, titanul și aliajele de titan au o ductilitate destul de ridicată. Din aliaje de titan, forjarea și ștanțarea la cald sunt utilizate pentru fabricarea de produse complexe din punct de vedere geometric, care includ dinții.

Ductilitatea titanului și aliajelor de titan scade brusc în prezența unui strat alfa la suprafață. Stratul rafinat este o soluție solidă de oxigen în titan. Un metal care are un strat alfa este extrem de sensibil în timpul forjarii și ștanțarii la cald la o schimbare a stării de tensiune-deformare cu creșterea tensiunilor și a tensiunilor de tracțiune. Deoarece tensiunile de tracțiune și deformațiile acționează în aproape toate metodele de forjare și ștanțare, formarea unui strat alfa trebuie evitată în timpul încălzirii pentru prelucrarea la cald a titanului și aliajelor de titan. Acest lucru se realizează prin încălzire pentru forjare și ștanțare în cuptoare de încălzire cu atmosferă neutră sau neoxidantă. Cel mai potrivit mediu pentru încălzirea titanului și aliajelor de titan este argonul.

2.2.Metoda de injectare

Reactivitatea ridicată a titanului, punctul de topire ridicat necesită o mașină specială de turnare și material de investiție. In prezent sunt cunoscute pe piata mai multe sisteme care permit turnarea titanului.

Ca exemplu, putem cita instalațiile de turnare Autocast, care au la bază principiul topirii titanului într-o atmosferă protectoare de argon pe un creuzet de cupru prin intermediul unui arc voltaic, în același mod în care buretele de titan este aliat în industrie pentru a obține puritate. titan. Metalul este turnat în cuvă folosind un vid în camera de turnare și o presiune crescută a argonului în camera de topire - în timpul răsturnării creuzetului.

Aspectul și principiul modului în care funcționează instalația este prezentat în Figura 3.

Fig.3.

La începutul procesului, ambele camere de topire (de sus) și de turnare (de jos) sunt purjate cu argon, apoi un amestec de aer și argon este evacuat din ambele camere, după care camera de topire este umplută cu argon și se face vid. format în turnătorie. Arcul voltaic este pornit și începe procesul de topire a titanului. După ce a trecut un anumit timp, creuzetul de topire se răstoarnă brusc și metalul este aspirat în matrița cu vid, greutatea proprie, precum și presiunea în creștere a argonului în acest punct, contribuie de asemenea la umplerea matriței cu acesta. Acest principiu face posibilă obținerea unor piese turnate bune și dense din titan pur.

Următoarea componentă a sistemului de turnare este materialul de investiție. Deoarece reactivitatea titanului în stare topită este foarte mare, necesită materiale speciale de investiții, care sunt realizate pe bază de oxizi de aluminiu și magnezie, care, la rândul lor, fac posibilă reducerea stratului de reacție al titanului la minim.

Crearea corectă a sistemului de porți, precum și amplasarea corectă în șanț, joacă un rol uriaș și se realizează strict conform regulilor propuse de producătorul instalațiilor de turnătorie. Pentru coroane si punti este permis doar un con special de turnare, care permite ghidarea optima a metalului catre obiectul turnat. Înălțimea canalului de admisie de la con la grinda de alimentare este de 10 mm cu un diametru de 4-5 mm. Diametrul grinzii de alimentare este de 4 mm.

Canalele de canalizare subacvatice către obiectul turnat au o dimensiune de 3 mm în diametru și nu mai mult de 3 mm în înălțime. Foarte important: canalele subacvatice nu trebuie amplasate vizavi de canalul de intrare (Fig. 4), altfel posibilitatea apariției porilor de gaz este foarte mare.

Fig.4.

Toate îmbinările trebuie să fie foarte netede, fără colțuri ascuțite etc. pentru a minimiza turbulențele care apar în timpul turnării metalului, ceea ce duce la formarea porilor de gaz. Sistemul sprue pentru protezele clasp, și în special pentru baze turnate pentru proteze complete amovibile, este, de asemenea, diferit de sistemele sprue pe care le folosim pentru turnarea protezelor clasp din aliaje de crom-cobalt.

Pentru aplicațiile dentare, trecerea titanului la o temperatură de 882,5 ° C de la o stare cristalină la alta este de mare importanță. Titanul trece la această temperatură de la α-titan cu o rețea cristalină hexagonală la β-titan cu una cubică. Ceea ce presupune nu este doar o modificare a parametrilor săi fizici, ci și o creștere cu 17% a volumului acestuia.

Din acest motiv, este necesar să se folosească și ceramică specială, a cărei temperatură de ardere trebuie să fie sub 880 °C.

Titanul are o tendință foarte puternică la temperatura camerei cu oxigenul atmosferic de a forma instantaneu un strat protector subțire de oxid, care îl protejează în viitor de coroziune și provoacă o bună toleranță a titanului de către organism. Acesta este așa-numitul strat pasiv.

Stratul pasiv are capacitatea de a se regenera singur. Acest strat, la diferite etape de lucru cu titanul, trebuie garantat. După sablare, înainte de curățarea cadrului cu abur, este necesar să lăsați cadrul timp de cel puțin 5 minute la pasivizare. O proteză proaspăt lustruită trebuie pasivată timp de cel puțin 10-15 minute, altfel nu există garanția unui luciu bun al lucrării finite.

2.3 Super turnare din plastic

De 15 ani, turnarea protezelor din titan a fost promovată în Japonia, SUA și Germania, iar recent în Rusia. Au fost dezvoltate diverse tipuri de echipamente pentru turnarea centrifugă sau în vid, controlul calității cu raze X a pieselor turnate, materiale speciale refractare.

Metodele enumerate mai sus sunt foarte complexe din punct de vedere tehnologic și costisitoare. Calea de ieșire din această situație poate fi turnarea superplastică. Esența superplasticității constă în faptul că, la o anumită temperatură, un metal cu granulație ultrafină se comportă ca o rășină încălzită, adică se poate alungi cu sute și mii de procente sub acțiunea unor sarcini foarte mici, ceea ce face posibilă pentru a fabrica piese cu pereți subțiri de formă complexă dintr-o foaie de aliaj de titan. Acest fenomen, și procesul constă în faptul că un semifabricat de tablă superplastic este presat pe o matrice și sub influența unei mici presiuni de gaz (maximum 7–8 atm.) este deformat superplastic, luând o formă foarte precisă a matricei. cavitate într-o singură operație.

Să luăm în considerare aplicarea metodei de turnare sferică a plasticului pe exemplul fabricării unei proteze cu plăci detașabile. O proteză dentară realizată prin turnare superplastică are avantaje semnificative. Principalele sunt ușurința (greutatea redusă) în comparație cu protezele din aliaje de cobalt-crom sau nichel-crom, precum și rezistența și rezistența ridicată la coroziune. Ușurința suficientă de fabricare a protezei o face indispensabilă pentru producția de masă în stomatologia ortopedică.

Etapele clinice inițiale ale fabricării unei proteze complete amovibile cu bază de titan nu diferă de cele tradiționale în fabricarea protezelor dentare din plastic. Aceasta este o examinare clinică a pacienților, obținerea de modele anatomice, realizarea unei linguri individuale, obținerea unui model funcțional, realizarea unui model de înaltă rezistență din supergips.

Un model din supergips cu o creastă alveolară preizolata cu ceară de agrafă este duplicat într-o masă refractară. Modelele refractare sunt plasate într-o carcasă metalică din aliaj rezistent la căldură, care are decupaje speciale, a căror dimensiune și formă permit plasarea unui model al maxilarului superior al oricărui pacient în ea.

Deasupra modelelor ceramice este așezată o foaie din aliaj de titan de 1 mm grosime. Placa semifabricată este prinsă între cele două jumătăți ale matriței. Jumătățile formează o cameră ermetică împărțită de o foaie în două părți, fiecare dintre ele având un canal de comunicație cu sistemul de gaz și poate fi fie evacuată, fie umplută cu un gaz inert la o anumită presiune, independent una de alta (Fig. 5) .

Fig.5.

Jumătățile matriței sigilate sunt încălzite și se creează o diferență de presiune. Un vid (vid) de 0,7-7,0 Pa este creat sub foaie. O foaie de aliaj de titan este îndoită spre semi-multa aspirată și „suflat” în modelul ceramic aflat în ea, potrivindu-i relieful. În această perioadă, presiunea este menținută conform unui anumit program. La sfârșitul acestui program, jumătățile de matriță se răcesc.

După aceea, presiunea din ambele semi-matrițe este egalată la normal și piesa de prelucrat este îndepărtată din matriță. Bazele profilului necesar sunt tăiate de-a lungul conturului, de exemplu, cu un fascicul laser, marginea este întoarsă pe o roată abrazivă, scara este îndepărtată, benzile de reținere sunt tăiate cu un disc abraziv în partea în formă de șa a bazei pentru a mijlocul procesului alveolar şi electrolustruit după metoda dezvoltată.

Limitatorul de plastic se formează la diferite niveluri ale bazei de titan de la suprafețele palatinale și bucale sub vârful crestei alveolare cu 3-4 mm, prin frezare chimică. Măcinarea chimică este, de asemenea, efectuată de-a lungul liniei „A” pentru a crea o zonă de retenție la fixarea rășinii de bază. Prezența plasticului de-a lungul liniei „A” este necesară pentru posibilitatea unei corectări ulterioare a zonei valvulare.

În clinică, medicul determină raportul central al maxilarelor folosind metode tradiționale. Fixarea dinților și montarea în cavitatea bucală nu diferă de operațiuni similare în fabricarea protezelor dentare simple detașabile. În plus, în laborator, ceara este înlocuită cu plastic și lustruită. Aceasta completează fabricarea unei proteze detașabile cu o bază de titan (Fig. 6).

Fig.6.

Pentru turnarea superplasticului în Rusia, se folosesc adesea tehnologia casnică, instalația casnică (instalație și tehnică patentată originală rusă) și semifabricate de tablă domestică din aliajul casnic VT 14.

Se poate afirma cu certitudine că formarea superplastică a aliajelor de titan are perspective excelente de dezvoltare ulterioară, de atunci. combină durabilitatea ridicată, bioinerția și estetica.

2.4. Frezare pe computer (CAD/CAM)

CAD/CAM este un acronim care înseamnă proiectare/descriere asistată de computer și fabricație asistată de computer, care se traduce literalmente prin „proiectare asistată de computer și asistență la fabricație”. În ceea ce privește sensul, aceasta este automatizarea producției și sistemele de proiectare și dezvoltare asistate de computer.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei, stomatologia ortopedică a evoluat și de pe vremea omului de bronz, când dinții artificiali erau legați cu sârmă de aur de dinții adiacenți, până la omul modern, care folosește tehnologia CAD/CAM. La momentul apariției CAD/CAM, tehnologia este lipsită de toate dezavantajele inerente tehnologiilor de turnare, precum contracția, deformarea, inclusiv la extragerea coroanelor turnate, a podurilor sau a cadrelor acestora. Nu există niciun pericol de încălcare a tehnologiei, de exemplu, supraîncălzirea metalului în timpul turnării sau reutilizarea canalelor, ceea ce duce la o modificare a compoziției aliajului. Nu există contracție a cadrului după aplicarea furnirului ceramic, posibilă deformare la îndepărtarea capacelor de ceară de pe modelul de ipsos, pori și cochilii în timpul turnării, zone nevărsate etc. Principalul dezavantaj al tehnologiei CAD/CAM este costul ridicat, care nu permite introducerea pe scară largă a acestei tehnologii în stomatologia ortopedică. Deși, în mod corect, trebuie menționat că aproape în fiecare an apar tot mai multe instalații ieftine. Tehnologia originală CAD/CAM a fost un computer cu software-ul necesar, care a produs o modelare tridimensională a unei proteze fixe, urmată de frezarea computerizată cu o precizie de 0,8 microni dintr-un bloc solid de metal sau ceramică. Figura 7 prezintă o configurație CAD/CAM modernă.

Fig.7.

Cu CAD/CAM puteți produce:

• coroane simple și punți de lungime mică și mare;
• coroane telescopice;
• bonturi individuale pentru implanturi;
• recreați forma anatomică completă pentru modelele de ceramică presată aplicate pe cadru (suprapresare);
• creați coroane temporare cu profil complet și diverse modele de turnare.

În prezent, dacă luăm în considerare CAD/CAM ca o mașină pentru prelucrarea aliajelor de titan, atunci fabricarea de bonturi individuale a devenit foarte răspândită (având în vedere costul relativ scăzut). Aspectul unor astfel de bonturi este prezentat în Figura 8.

Fig.8.

Mai jos este un exemplu de flux de lucru al unui tehnician dentar folosind o configurație CAD/CAM. Este destul de versatil. Și dacă vorbim direct despre titan, atunci acest algoritm va fi cam același.

Descrierea lucrărilor folosind tehnologii moderne CAD / CAM:

Pasul 1: Cast. Model din ipsos. Obținerea unei amprente a cavității bucale se realizează în același mod ca și în cazul metodelor protetice tradiționale. Din ghipsul rezultat se realizează un model în gips al maxilarului pacientului.

Pasul 2: Scanați. Scopul principal al acestui pas este obținerea de date digitale, pe baza cărora se vor construi modele electronice tridimensionale ale produselor necesare (coroane, proteze, punți etc.). Datele digitizate sunt salvate în format STL. Rezultatul scanării și baza lucrării este un model geometric tridimensional computerizat (sub forma unui fișier STL) al zonei cavității bucale în care este planificată să fie instalată proteza dentară. Scanerul Nobel este prezentat în Figura 9.

Fig.9.

Pasul 3: Modelare tridimensională (3D). Fișierul STL obținut la pasul 2 este importat în sistemul CAD. Este conceput pentru a crea modele computerizate de coroane, proteze, punți etc. cu transferul lor ulterior în sistemul CAM pentru programarea prelucrărilor pe o mașină CNC. Sistemul a fost conceput special pentru tehnicieni, folosește terminologia adecvată și o interfață intuitivă ușor de utilizat. Programul se adresează utilizatorului fără experiență în utilizarea sistemelor CAD.

La acest pas, tehnicianul dentar trebuie sa selecteze din baza de date cel mai potrivit dinte si sa-l rafineze cu scule la forma dorita. Baza de date furnizată conține un model de coroane pentru fiecare dinte. Editarea geometriei folosește caracteristici intuitive de sculptură. În timpul procesului de modelare, modelul computerizat poate fi scalat pentru a compensa contracția în timpul sinterizării și a obține o coroană de dimensiunile cele mai precise. Ca exemplu, Figura 10 prezintă interfața software pe care a fost modelat un bont personalizat.

Fig.10.

Pasul 4: Programarea procesării. După elaborarea geometriei produselor din sistem, datele obținute sunt transferate în sistemul CAM. Este conceput pentru programarea procesării produselor pe mașini CNC. În sistemul CAM, sunt generate trasee de prelucrare, care sunt traduse cu ajutorul unui postprocesor într-un „limbaj” pe care mașina poate înțelege – într-un program de control. Acest program se adresează utilizatorilor fără experiență care nu au experiență cu sistemele CAM și programarea CNC.

Pasul 5: Prelucrarea protezelor pe o mașină CNC. Programele de control rezultate sunt trimise la mașina CNC. Figura 11 de mai jos prezintă un exemplu de proces de frezare pentru trei bonturi pentru aplicare și două bare pentru proteze.

Fig.11.

2.5.Imprimare 3D (CAD/CAM)

Datorită evoluției ulterioare a tehnologiei CAD/CAM, frezarea pe computer a fost înlocuită cu tehnologia de imprimare 3D, ceea ce a făcut posibilă reducerea costurilor și a făcut posibilă fabricarea de obiecte de orice formă și complexitate care nu puteau fi produse înainte de niciunul dintre tehnologiile existente. De exemplu, datorită imprimării 3D, este posibil să se producă un obiect solid gol cu ​​orice formă a suprafeței interioare. În ceea ce privește stomatologia ortopedică, este posibilă realizarea unui corp gol al protezei, care să permită, fără a reduce rezistența structurii, reducerea greutății acesteia.

În plus, imprimantele 3D din stomatologie garantează accelerarea volumelor de producție și acuratețea produselor finite. Imprimantele 3D, precum și mașinile de frezat computerizate (CNC), scutesc tehnicienii dentari de un proces care necesită mult timp în munca lor - modelarea manuală a protezelor, coroanelor și a altor produse. Figura 12 prezintă imprimanta 3D X350pro de la compania germană RepRap.

Fig.12.

Tehnologia CAD în imprimarea 3D nu este diferită de tehnologia CAD în frezarea pe computer și este descrisă în detaliu în capitolul anterior.

Principiul procesului este că un strat de pulbere metalică având o grosime microscopică este depus pe un substrat. Apoi, există sinterizarea, sau mai degrabă microsudarea, cu un laser în vid de granule de metal microscopice în secțiunile necesare ale stratului. Sudarea este procesul de transformare a unei pulberi într-un material solid folosind temperaturi ridicate, dar fără a topi materialul în sine. După aceea, deasupra se aplică un alt strat de pulbere metalică, iar microgranulele metalului sunt microsudate prin laser nu numai între ele, ci și cu stratul inferior.

Forma unica a fiecarui dinte este dificil de transmis cu precizie folosind fabricarea manuala. Cu toate acestea, imprimantele 3D dentare fac inutile metodele de fabricație complicate și învechite. Datorită celor mai noi tehnologii și celor mai moderne materiale, produsele finite sunt obținute de câteva ori mai repede decât înainte.

Avantajele imprimării 3D în domeniul stomatologic:

• posibilitatea de fabricare a produselor cu secțiuni interioare goale, care nu se pot realiza prin frezare;
• accelerarea semnificativă a producției de produse necesare;
• creșterea volumelor de producție fără personal suplimentar;
• posibilitatea de a reutiliza materialul după curățare, ceea ce reduce deșeurile de producție la aproape zero.

2.6.Concluzii asupra celui de-al doilea capitol.

Din toate cele de mai sus se pot trage anumite concluzii. Titanul este cunoscut din cele mai vechi timpuri, dar nu și-a găsit aplicație în stomatologie din cauza faptului că de mult timp nu au existat tehnologii pentru prelucrarea lui. Odată cu trecerea timpului, situația a început să se schimbe și astăzi titanul este prelucrat în mai multe moduri fără a compromite estetica restaurărilor finale.

De la apariția titanului în stomatologie și până în prezent, au apărut multe metode de prelucrare a acestuia. Toate au atât dezavantajele, cât și avantajele lor. O astfel de varietate este, desigur, un avantaj incontestabil al titanului, deoarece fiecare laborator, și fiecare tehnician dentar în special, își poate alege exact metoda de lucru cu titan, care este mai potrivită în funcție de sarcini.

După analizarea literaturii de specialitate, am constatat că dintre toate metodele de prelucrare a titanului existente sau cunoscute în stomatologie, cea mai promițătoare și cea mai bună metodă este imprimarea 3D cu titan, deoarece aceasta este cea care are cele mai multe avantaje și practic niciun dezavantaj.

Concluzie

Din tot materialul analizat mai sus se poate trage o singură concluzie: titanul a dat idei noi și a accelerat semnificativ multe operațiuni. În ciuda istoriei sale mai mult decât modeste, titanul a devenit un material de vârf în stomatologie. Aliajele de titan au aproape toate calitățile necesare în stomatologia ortopedică și anume: bioenergie, rezistență, duritate, rigiditate, durabilitate, rezistență la coroziune, greutate specifică scăzută. În ciuda numeroaselor calități indispensabile pentru stomatologie, titanul poate fi prelucrat în multe moduri fără a pierde calitatea produselor finite. Până în prezent, avem deja toate instrumentele și echipamentele necesare pentru prelucrarea de înaltă calitate a aliajelor de titan.

După ce am analizat toate metodele de fabricație a produselor din titan, putem concluziona că cea mai progresivă metodă este imprimarea 3D. În comparație cu alte metode, are mai multe avantaje, cum ar fi simplitatea procesului în sine. Spre deosebire de ștanțarea titanului, imprimarea 3D are o precizie aproape perfectă. Tehnologia de frezare pe computer oferă, de asemenea, precizie ridicată, dar, spre deosebire de imprimarea 3D, nu poate reproduce părțile interioare goale ale produsului. Și în plus, imprimarea 3D este foarte economică, deoarece practic nu există deșeuri de producție, iar materialul rămas folosit la imprimare poate fi refolosit după curățare. Metoda injectiei si metoda deformarii plastice necesita echipamente tehnologice complexe. Iar acuratețea produselor de fabricație încă nu poate fi comparată cu imprimarea 3D.

În concluzie, putem concluziona că metoda de imprimare 3D este de departe cea mai promițătoare, progresivă și rentabilă metodă de lucru cu produse din aliaj de titan în stomatologie.

Lista bibliografică

1. Revista „Tehnician dentar”. Titanul - un material pentru stomatologia modernă / Alexander Modestov © Medical Press LLC (Nr. 3 (38) 2003) 1997-2015
2. Yervandyan, A.G. Tehnologii CAD / CAM în stomatologia ortopedică [Resursă electronică] / Harutyun Geghamovich Yervandyan, 10/4/2015. – Mod de acces: https://www.. – Head. de pe ecran.
3. Trezubov, V.N. Stomatologie ortopedică. Știința materialelor aplicate / V.N. Trezubov, L.M. Mișnev, E.N. Zhulev. - M. : 2008. - 473 p.
4. sgma [Resursa electronica] "Tehnologii CAD / CAM: vesti bune pentru laboratoarele dentare" Mod acces: gratuit, 26.04.2008. http://sgma.ucoz.ru/publ/3-1-0-21 – Şef. de pe ecran
5. Mironova M.L. „Proteză amovibilă: un manual” - M .: „GEOTAR-Media” 2009.
6. Andryushchenko I.A., Ivanov E.A., Krasnoselsky I.A. „Noi aliaje pentru proteze dentare” // Probleme de actualitate ale stomatologiei ortopedice. M., 1968.
7. Kopeikin V.N., Efremova L.A., Ilyashenko V.M. „Utilizarea noilor aliaje în clinica stomatologiei ortopedice” // Probleme actuale ale stomatologiei ortopedice, - M., 1968.
8. Bolton, W. Materiale structurale: metale, aliaje, polimeri, ceramică, compozite. Moscova: Editura Dodeka-XXI, 2004.
9. Nurt R.V. traducere din ing. ed. Pakhomova G.N. „Fundamentele științei materialelor dentare”. „KMK-Invest” 2004.
10. Titan [Resursă electronică]. Mod de acces: gratuit. http://chem100.ru/text.php?t=1926 - Cap. de pe ecran.

Titanul și tantalul - metale „de compromis” pentru medicină
Utilizarea diferitelor produse metalice în medicină a fost practicată din cele mai vechi timpuri. Combinația de proprietăți utile ale metalelor și aliajelor lor, cum ar fi rezistența, durabilitatea, flexibilitatea, ductilitatea, elasticitatea, nu are alternative, în special, în fabricarea de structuri ortopedice, instrumente medicale, dispozitive pentru vindecarea rapidă a fracturilor. Și în ultimele decenii, datorită descoperirii efectului de „memorie a formei” și introducerii altor inovații, metalele au devenit, de asemenea, utilizate pe scară largă în chirurgia vasculară și neurochirurgie pentru fabricarea materialului de sutură, stenturi cu plasă pentru dilatarea venelor și arterelor, endoproteze mari. , în implantologie oftalmică și dentară.

Cu toate acestea, nu toate metalele sunt potrivite pentru utilizare în domeniul medical, iar principalele cauze distructive aici sunt susceptibilitatea la coroziune și reacția cu țesuturile vii - factori care au consecințe devastatoare atât pentru metal, cât și pentru organismul însuși.

Desigur, metalele din grupa aurului și a platinei (platină, iridiu, osmiu, paladiu, rodiu etc.) sunt în afara competiției. Cu toate acestea, posibilitatea de a utiliza metale prețioase pentru utilizare în masă este practic absentă din cauza costului lor prohibitiv de ridicat, iar combinația de proprietăți utile care sunt solicitate în anumite situații clinice specifice este departe de a fi întotdeauna inerentă metalelor prețioase.

Un loc semnificativ în acest domeniu îl ocupă până astăzi oțelurile inoxidabile aliate cu anumiți aditivi pentru a obține caracteristicile cerute. Dar astfel de materiale metalice, care sunt de sute de ori mai ieftine decât metalele prețioase, nu rezistă eficient la coroziune și alte influențe agresive, ceea ce limitează semnificativ posibilitatea utilizării lor pentru o serie de nevoi medicale. În plus, un obstacol în calea grefei produselor din oțel inoxidabil implantate în interiorul corpului este conflictul acestora cu țesuturile vii, ceea ce provoacă un risc ridicat de respingere și alte complicații.

Un fel de compromis între acești doi poli sunt metalele precum titanul și tantalul: puternice, maleabile, aproape nesupuse coroziunii, având un punct de topire ridicat și, cel mai important, complet neutre din punct de vedere biologic, datorită cărora sunt percepute de organism ca fiind propriul țesut și practic nu provoacă respingere. În ceea ce privește costul, pentru titan nu este mare, deși îl depășește semnificativ pe cel al oțelurilor inoxidabile. Tantalul, fiind un metal destul de rar, este de peste zece ori mai scump decât titanul, dar totuși mult mai ieftin decât metalele prețioase. Cu asemănarea majorității principalelor proprietăți operaționale, în unele dintre ele este încă inferior titanului, deși în unele îl depășește, ceea ce, de fapt, determină relevanța aplicației.

Din aceste motive, titanul și tantalul, adesea denumite „metale medicale”, precum și o serie de aliaje ale acestora, sunt utilizate pe scară largă în multe industrii medicale. Diferă într-un număr de caracteristici și, astfel, se completează reciproc, ele deschid perspective cu adevărat imense pentru medicina modernă.

Mai jos, vom vorbi mai detaliat despre caracteristicile unice ale titanului și tantalului, principalele domenii ale utilizării lor în medicină, utilizarea diferitelor forme de producție a acestor metale pentru fabricarea de instrumente, echipamente ortopedice și chirurgicale.

Titan și tantal - definiție, proprietăți reale

Titan pentru medicină

Titanul (Ti) - un metal ușor de o nuanță argintie care arată ca oțelul - este unul dintre elementele chimice ale Tabelului Periodic, plasat în a patra grupă a perioadei a patra, numărul atomic 22 (Fig. 1).

Figura 1. Pepită de titan.

Are o masă atomică de 47,88 cu o densitate specifică de 4,52 g/cm 3 . Punct de topire - 1669 ° C, punctul de fierbere -3263 ° C. În clasele industriale cu stabilitate ridicată, este tetravalent. Se caracterizează printr-o bună plasticitate și maleabilitate.

Fiind atât ușor cât și având o rezistență mecanică ridicată, de două ori față de Fe și de șase ori față de Al, titanul are, de asemenea, un coeficient scăzut de dilatare termică, ceea ce îi permite să fie utilizat într-un interval larg de temperatură.

Titanul se caracterizează printr-o conductivitate termică scăzută, de patru ori mai mică decât cea a fierului și cu un ordin de mărime mai mică decât cea a aluminiului. Coeficientul de dilatare termică la 20°C este relativ mic, dar crește odată cu încălzirea ulterioară.

Acest material se distinge și printr-o rezistivitate electrică foarte mare, care, în funcție de prezența elementelor străine, poate varia în intervalul 42·11 -8 ... 80·11 -6 Ohm·cm.

Titanul este un metal paramagnetic cu o conductivitate electrică scăzută. Și, deși în metalele paramagnetice, susceptibilitatea magnetică, de regulă, scade pe măsură ce este încălzită, titanul în acest sens poate fi clasificat ca o excepție, deoarece susceptibilitatea sa magnetică, dimpotrivă, crește odată cu creșterea temperaturii.

Datorită sumei proprietăților de mai sus, titanul este absolut indispensabil ca materie primă pentru diverse domenii ale medicinei practice și instrumentelor medicale. Și totuși, cea mai valoroasă calitate a titanului utilizat în acest scop este cea mai mare rezistență la efectele corozive și, ca urmare, hipoalergenicitatea.

Titanul își datorează rezistența la coroziune faptului că, la temperaturi de până la 530-560 ° C, suprafața metalului este acoperită cu cel mai puternic film protector natural de oxid de TiO 2, care este complet neutru în ceea ce privește mediile chimice și biologice agresive. În ceea ce privește rezistența la coroziune, titanul este comparabil și chiar superior cu platina și metalele de platină. În special, este extrem de rezistent la mediile acido-bazice, nedizolvându-se nici măcar într-un „cocktail” atât de agresiv precum aqua regia. Este suficient să spunem că intensitatea distrugerii prin coroziune a titanului din apa de mare, care are o compoziție chimică în multe privințe similară cu limfa umană, nu depășește 0,00003 mm/an, sau 0,03 mm pentru un mileniu!

Datorită inerției biologice a structurilor de titan față de corpul uman, în timpul implantării acestea nu sunt respinse și nu provoacă reacții alergice, fiind rapid acoperite cu țesuturi musculo-scheletice, a căror structură rămâne constantă pe tot parcursul vieții ulterioare.

Un avantaj semnificativ al titanului este accesibilitatea sa, ceea ce face posibilă utilizarea lui la scară largă.

Calități de titan și aliaje de titan
Calitățile de titan cele mai solicitate de medicină sunt VT1-0, VT1-00, VT1-00sv din punct de vedere tehnic pur. Aproape că nu conțin impurități, a căror cantitate este atât de nesemnificativă încât fluctuează în limitele erorii zero. Deci, gradul VT1-0 conține aproximativ 99,35-99,75% metal pur, iar gradele VT1-00 și, respectiv, VT1-00sv, conțin 99,62-99,92% și 99,41-99,93%.

Până în prezent, medicina folosește o gamă largă de aliaje de titan, diferite prin compoziția lor chimică și parametrii mecanotehnologici. Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn sunt cel mai adesea folosiți ca aditivi de aliere în ele. Cei mai eficienți stabilizatori includ Zr, Au și metale din grupa platinei. Odată cu introducerea a până la 12% Zr în titan, rezistența sa la coroziune crește cu ordine de mărime. Cel mai mare efect poate fi obținut prin adăugarea unei cantități mici de platinoizi Pt și Pd, Rh și Ru la titan. Introducerea a doar 0,25% din aceste elemente în Ti face posibilă reducerea activității interacțiunii acestuia cu H 2 SO 4 și HCl concentrat la fierbere cu zeci de ordine de mărime.

Aliajul Ti-6Al-4V a devenit utilizat pe scară largă în implantologie, ortopedie și chirurgie, depășindu-și semnificativ „concurenții” bazați pe cobalt și oțeluri inoxidabile din punct de vedere al parametrilor operaționali. În special, modulul de elasticitate al aliajelor de titan este de două ori mai mic. Pentru aplicații medicale (implanturi pentru osteosinteză, endoproteze articulare etc.) acesta este un mare avantaj, deoarece asigură o compatibilitate mecanică mai mare a implantului cu structurile osoase dense ale corpului, la care modulul de elasticitate este de 5–20 GPa. Indicatorii chiar mai mici în acest sens (până la 40 GPa și mai jos) sunt caracteristici aliajelor de titan-niobiu, a căror dezvoltare și implementare sunt deosebit de relevante. Cu toate acestea, progresul nu stă pe loc, iar astăzi tradiționalul Ti-6Al-4V este înlocuit cu noi aliaje medicale Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr și Ti-12Mo-6Zr, care nu conțin aluminiu și vanadiu - elemente care, deși nesemnificative, au efect totuși toxic asupra țesuturilor vii.

Recent, implanturile compatibile biomecanic, al căror material pentru fabricarea este nicheliură de titan TiNi, au devenit din ce în ce mai solicitate pentru nevoi medicale. Motivul pentru popularitatea în creștere a acestui aliaj este așa-numitul său inerent. efectul memoriei formei (SME). Esența sa constă în faptul că proba de control, fiind deformată la temperaturi scăzute, este capabilă să păstreze constant forma nou dobândită, iar la încălzirea ulterioară, să restabilească configurația inițială, demonstrând în același timp superelasticitatea. Structurile de nichel-titan sunt indispensabile, în special, în tratamentul leziunilor coloanei vertebrale și al distrofiei sistemului musculo-scheletic.

Tantal pentru medicină

Definiție și caracteristici utile
Tantalul (Ta, lat. Tantal) este un metal greu refractar cu o nuanță de „plumb” argintiu-albăstruie, care se datorează peliculei de pentoxid de Ta 2 O 5 care îl acoperă. Este unul dintre elementele chimice ale Tabelului Periodic, plasat într-un subgrup secundar al grupului a cincea din perioada a șasea, numărul atomic 73 (Fig. 2).

Figura 2. Cristale de tantal.

Tantalul are o masă atomică de 180,94 cu o densitate specifică mare de 16,65 g/cm 3 la 20 °C (pentru comparație: densitatea specifică a Fe este 7,87 g/cm 3 , Pv este 11,34 g/cm 3 ). Punctul de topire este de 3017 °C (doar W și Re sunt mai refractare). 1669°C, punctul de fierbere - 5458°C. Tantalul se caracterizează prin proprietatea paramagnetismului: susceptibilitatea sa magnetică specifică la temperatura camerei este de 0,849·10 -6 .

Acest material structural, care combină duritatea și ductilitatea ridicată, în forma sa pură se pretează bine prelucrării prin orice mijloace (ștanțare, laminare, forjare, broșare, răsucire, tăiere etc.). La temperaturi scăzute, se prelucrează fără călire puternică prin muncă, fiind supus unor efecte de deformare (punct de compresie 98,8%) și fără a fi necesară arderea prealabilă. Tantalul nu își pierde plasticitatea chiar dacă este înghețat la -198 °C.

Valoarea modulului de elasticitate al tantalului este de 190 Gn/m 2 sau 190 102 kgf/mm 2 la 25 °C, datorită căruia este ușor de prelucrat în sârmă. Se realizează și producția celei mai subțiri foi de tantal (aproximativ 0,039 mm grosime) și a altor semifabricate structurale.

Un fel de „geamăn” al lui Ta este Nb, caracterizat prin multe proprietăți similare.

Tantalul se remarcă prin rezistență excepțională la mediile agresive. Aceasta este una dintre cele mai valoroase proprietăți ale sale pentru utilizare în multe industrii, inclusiv în medicina. Este rezistent la acizii anorganici agresivi precum HNO 3 , H 2 SO 4 , HCl, H 3 PO 4 , precum si la acizi organici de orice concentratie. În acest parametru, este depășit doar de metalele nobile și chiar și atunci nu în toate cazurile. Deci, Ta, spre deosebire de Au, Pt și multe alte metale prețioase, „ignoră” chiar și acva regia HNO 3 + 3HCl. Se observă o stabilitate oarecum mai scăzută a tantalului în raport cu alcalii.

Rezistența ridicată la coroziune a Ta se manifestă și în raport cu oxigenul atmosferic. Procesul de oxidare începe doar la 285 °C: pe metal se formează o peliculă protectoare de pentoxid de tantal Ta 2 O 5. Prezența unei pelicule din aceasta, singura stabilă dintre toți oxizii de Ta, este cea care face metalul imun la reactivii agresivi. Prin urmare, o astfel de caracteristică a tantalului, deosebit de valoroasă pentru medicină, ca biocompatibilitate ridicată cu corpul uman, care percepe structurile de tantal implantate în el ca un țesut propriu, fără respingere. Utilizarea medicală a Ta în domenii precum chirurgia reconstructivă, ortopedia și implantologia se bazează pe această calitate cea mai valoroasă.

Tantalul este unul dintre metalele rare: rezervele sale în scoarța terestră sunt de aproximativ 0,0002%. Acest lucru determină costul ridicat al acestui material structural. De aceea, este atât de răspândită utilizarea tantalului sub formă de pelicule subțiri de acoperiri protectoare anticorozive depuse pe metalul de bază, care, apropo, este de trei până la patru ori mai mare decât tantalul pur recoapt.

Chiar mai des, tantalul este utilizat sub formă de aliaje ca adiție de aliere la metale mai puțin costisitoare pentru a da compușilor rezultați un complex de proprietăți fizice, mecanice și chimice necesare. Oțelul, titanul și alte aliaje metalice cu adaos de tantal sunt la mare căutare în instrumentele chimice și medicale. Dintre acestea, în special, se practică fabricarea de bobine, distilatoare, aeratoare, echipamente cu raze X, dispozitive de control etc. În medicină, tantalul și compușii săi sunt utilizați și pentru fabricarea echipamentelor pentru sălile de operație.

Este de remarcat faptul că, într-o serie de domenii, tantalul, fiind mai puțin costisitor, dar având multe caracteristici de performanță adecvate, este capabil să înlocuiască cu succes metalele prețioase din grupul platină-iridiu.

Calități și aliaje de tantal
Principalele clase de titan nealiat cu conținut de impurități în cadrul erorii statistice sunt:

• HDTV: Ta - 99,9%, (Nb) - 0,2%. Alte impurități precum (Ti), (Al), (Co), (Ni) sunt conținute în miimi și zece miimi de procent.
• HDTV 1: Compoziția chimică a gradului indicat este de 99,9% Ta. Niobiul (Nb), care este întotdeauna prezent în tantalul industrial, corespunde doar la 0,03%.
• PM: Ta - 99,8%. Impurități (nu mai mult de%): Nb - 0,1%, Fe - 0,005%, Ti, H - 0,001% fiecare, Si - 0,003%, W + Mo, O - 0,015% fiecare, Co - 0,0001%, Ca - 0,002% , Na, Mg, Mn - 0,0003% fiecare, Ni, Zr, Sn - 0,0005% fiecare, Al - 0,0008%, Cu, Cr - 0,0006% fiecare, C, N - fiecare 0,01%.
• T: Ta - 99,37%, Nb - 0,5%, W - 0,05%, Mo - 0,03%, (Fe) - 0,03%; (Ti) - 0,01%, (Si) - 0,005%.

Duritatea mare a Ta face posibilă fabricarea aliajelor dure structurale pe baza sa, de exemplu, Ta cu W (TV). Înlocuirea aliajului TiC cu un analog de tantal al TaC optimizează semnificativ caracteristicile mecanice ale materialului structural și extinde posibilitățile de aplicare a acestuia.

Relevanța aplicației Ta în scopuri medicale
Aproximativ 5% din tantul produs în lume este cheltuit pentru nevoi medicale. În ciuda acestui fapt, importanța utilizării sale în această industrie nu poate fi supraestimată.

După cum sa menționat deja, tantalul este unul dintre cele mai bune materiale metalice bioinerte datorită filmului de pentoxid Ta 2 O 5 cel mai subțire, dar foarte puternic și rezistent chimic, care se autoforma pe suprafața sa. Datorită aderenței ridicate, care facilitează și accelerează procesul de fuziune a implantului cu țesutul viu, există un procent scăzut de respingere a implanturilor de tantal și absența reacțiilor inflamatorii.

Din semifabricate de tantal precum foi, tije, fire și alte forme de producție, sunt realizate construcții care sunt solicitate în plastic, cardio-, neuro- și osteochirurgie pentru sutura, fuziunea fragmentelor osoase, stentarea și tăierea. a vaselor (Fig. 3).

Figura 3. Structura de atașare a tantalului în articulația umărului.

Utilizarea plăcilor subțiri de tantal și a structurilor de plasă se practică în chirurgia maxilo-facială și pentru tratamentul leziunilor traumatice ale creierului. Fibrele din fire de tantal înlocuiesc țesutul muscular și al tendonului. Folosirea tantalului Chirurgii folosesc fibre de tantal pentru operațiile abdominale, în special, pentru a întări pereții cavității abdominale. Ochiurile de tantal sunt indispensabile în domeniul proteticelor oftalmice. Cele mai subțiri fire de tantal sunt folosite chiar și pentru regenerarea trunchiurilor nervoase.

Și, desigur, Ta și compușii săi, împreună cu Ti, sunt utilizate pe scară largă în ortopedie și implantologie pentru fabricarea de endoproteze articulare și protetice dentare.

De la începutul noului mileniu, domeniul inovator al medicinei a devenit din ce în ce mai popular, bazat pe principiul utilizării câmpurilor electrice statice pentru a activa bioprocesele dorite în corpul uman. Prezența proprietăților de electret ridicate ale acoperirii cu pentoxid de tantal Ta 2 O 5 a fost dovedită științific. Filmele electret de oxid de titan ale șarpelui au devenit larg răspândite în chirurgia vasculară, endoproteze și crearea de instrumente și dispozitive medicale.

Aplicarea practică a titanului și tantalului în ramuri specifice ale medicinei

Traumatologie: structuri pentru fuziunea fracturilor

În prezent, pentru fuziunea rapidă a fracturilor, o tehnologie atât de inovatoare precum osteosinteza metalelor este din ce în ce mai utilizată. Pentru a asigura o poziție stabilă a fragmentelor osoase se folosesc diverse structuri de fixare, atât externe cât și interne, implantate în corp. Cu toate acestea, produsele din oțel utilizate anterior prezintă o eficiență scăzută datorită susceptibilității lor la coroziune sub influența mediului agresiv al corpului și a fenomenului de galvanizare. Ca urmare, au loc atât distrugerea rapidă a fixatorilor înșiși, cât și reacția de respingere, provocând procese inflamatorii pe fondul durerii severe din cauza interacțiunii active a ionilor de Fe cu mediul fiziologic al țesuturilor musculo-scheletice din câmpul electric al corpului. .

Fabricarea de fixative-implant de titan și tantal, care au proprietatea de biocompatibilitate cu țesuturile vii, face posibilă evitarea consecințelor nedorite (Fig. 4).

Figura 4. Construcții din titan și tantal pentru osteosinteză.

Modele similare de configurații simple și complexe pot fi utilizate pentru introducerea pe termen lung sau chiar permanentă în corpul uman. Acest lucru este deosebit de important pentru pacienții mai în vârstă, deoarece elimină necesitatea unei intervenții chirurgicale pentru îndepărtarea dispozitivului de reținere.

Endoprotetice

Mecanismele artificiale care sunt implantate chirurgical în țesutul osos se numesc endoproteze. Cea mai utilizată artroplastie articulară - șold, umăr, cot, genunchi, gleznă etc. Procesul de artroplastie este întotdeauna o operație complexă, când o parte a unei articulații care nu este supusă refacerii naturale este îndepărtată și apoi înlocuită cu un implant de endoproteză.

O serie de cerințe serioase sunt impuse componentelor metalice ale endoprotezelor. Ele trebuie să aibă simultan proprietățile de rigiditate, rezistență, elasticitate, capacitatea de a crea structura necesară a suprafeței, rezistența la efectele corozive din corp, eliminarea riscului de respingere și alte calități utile.

Pentru fabricarea endoprotezelor se pot folosi diverse metale bioinerte. Locul de frunte printre acestea este ocupat de titan, tantal și aliajele lor. Aceste materiale durabile, puternice și ușor de prelucrat asigură osteointegrare eficientă (sunt percepute de țesutul osos ca țesuturi naturale ale corpului și nu provoacă reacții negative din partea acestuia) și fuziune osoasă rapidă, garantând stabilitatea protezei pt. perioade lungi de decenii. Pe fig. 5 prezintă utilizarea titanului în artroplastia de șold.

Figura 5. Artroplastia de sold din titan.

În artroplastie, ca alternativă la utilizarea structurilor integral metalice, este utilizată pe scară largă metoda de pulverizare cu plasmă a acoperirilor biocompatibile de protecție pe baza de oxizi de Ti și Ta pe suprafața componentelor nemetalice ale protezei.

Titan pur și aliajele sale. În domeniul endoproteticelor sunt utilizate pe scară largă atât Ti pur (ex. CP-Ti cu un conținut de Ti de 98,2-99,7%), cât și aliajele acestuia. Cel mai comun dintre ele Ti-6AI-4V cu rezistență ridicată, se caracterizează prin rezistență la coroziune și inerție biologică. Aliajul Ti-6A1-4V se remarcă prin rezistența mecanică deosebit de ridicată, având caracteristici axiale de torsiune extrem de apropiate de cele ale osului.

Până în prezent, au fost dezvoltate o serie de aliaje moderne de titan. Astfel, compoziția chimică a aliajelor de Niobiu Ti-5AI-2.5Fe și Ti-6AI-17 nu conține V toxic, în plus, acestea se disting printr-o valoare scăzută a modulului elastic. Iar aliajul Ti-Ta30 se caracterizează prin prezența unui modul de dilatare termică comparabil cu cel al metalo-ceramicului, care determină stabilitatea acestuia în timpul interacțiunii pe termen lung cu componentele metalo-ceramice ale implantului.

Aliaje de tantal-zirconiu. Aliajele Ta+Zr combină proprietăți atât de importante pentru artroplastie precum biocompatibilitatea cu țesuturile corpului pe baza rezistenței la coroziune și galvanică, rigiditatea suprafeței și structura trabeculară (poroasă) a suprafeței metalice. Datorită proprietății trabecularității, este posibilă o accelerare semnificativă a procesului de osteointegrare - creșterea țesutului osos viu pe suprafața metalică a implantului.

Endoproteze elastice din plasă de sârmă de titan. Datorită plasticității și ușurinței ridicate în chirurgia reconstructivă modernă și în alte industrii medicale, sunt utilizate în mod activ endoproteze elastice inovatoare sub forma celei mai subțiri plase de sârmă de titan. Rezilientă, puternică, elastică, durabilă și bioinertă, plasa este un material ideal pentru endoprotezele de țesut moale (Fig. 6).

Figura 6. Endoproteză din plasă din aliaj de titan pentru plastia țesuturilor moi.

„Web” a fost deja testat cu succes în domenii precum ginecologie, chirurgie maxilo-facială și traumatologie. Potrivit experților, endoprotezele cu plasă din titan sunt de neegalat în ceea ce privește stabilitatea, cu un risc aproape zero de efecte secundare.

Aliaje medicale cu memorie de formă cu nichel titan

Astăzi, în diferite domenii ale medicinei, aliajele de nicheliură de titan, care au așa-numitele. cu efect de memorie a formei (SME). Acest material este utilizat pentru înlocuirea endoprotezelor a țesutului ligamento-cartilaginos al sistemului musculo-scheletic uman.

Nichelida de titan (termen internațional nitinol) este un TiNi intermetalic, care se obține prin alierea Ti și Ni în proporții egale. Cea mai importantă caracteristică a aliajelor de nicheliură-titan este proprietatea superelasticității, pe care se bazează EZF.

Esența efectului este că proba este ușor deformată la răcire într-un anumit interval de temperatură, iar deformarea se autoelimină atunci când temperatura crește la valoarea inițială cu apariția proprietăților superelastice. Cu alte cuvinte, dacă o placă de aliaj de nitinol este îndoită la o temperatură scăzută, atunci în același regim de temperatură își va păstra noua formă pentru un timp arbitrar lung. Cu toate acestea, este necesar doar să ridicați temperatura la cea inițială, placa se va îndrepta din nou ca un arc și își va lua forma inițială.

Mostre de produse medicale din aliaj de nitinol sunt prezentate în figurile de mai jos. 7, 8, 9, 10.

Figura 7. Un set de implanturi de nicheliură de titan pentru traumatologie (sub formă de agrafe, agrafe, fixatoare etc.).

Figura 8. Un set de implanturi de nicheliură de titan pentru intervenții chirurgicale (sub formă de cleme, dilatatoare, instrumente chirurgicale).

Figura 9. Probe de materiale poroase și implanturi de nicheliură de titan pentru vertebrologie (sub formă de endoproteze, produse lamelare și cilindrice).

Figura 10. Materiale din nicheliu de titan și endoproteze pentru chirurgie maxilo-facială și stomatologie.

În plus, aliajele de nichel-titan, ca majoritatea produselor pe bază de titan, sunt bioinerte datorită rezistenței ridicate la coroziune și galvanic. Astfel, este un material ideal în raport cu corpul uman pentru fabricarea implanturilor compatibile biomecanic (BMCI).

Utilizarea Ti și Ta pentru fabricarea de stenturi vasculare

Stenturile (din engleză stent) - în medicină sunt numite speciale, având forma unor rame cilindrice din plasă elastică, structuri metalice plasate în interiorul vaselor mari (vene și artere), precum și alte organe goale (esofag, intestine, căi biliare, etc.) pe zone îngustate patologic pentru a le extinde la parametrii necesari și a restabili permeabilitatea.

Utilizarea metodei de stentare este cea mai solicitată într-un domeniu precum chirurgia vasculară și, în special, angioplastia coronariană (Fig. 11).

Figura 11. Probe de stenturi vasculare din titan și tantal.

Până în prezent, mai mult de jumătate de mie de tipuri și modele diferite de stenturi vasculare au fost dezvoltate științific și puse în practică. Ele diferă unele de altele prin compoziția aliajului original, lungimea, configurația găurilor, tipul de acoperire a suprafeței și alți parametri de funcționare.

Cerințele pentru stenturile vasculare sunt concepute pentru a le asigura funcționalitatea impecabilă și, prin urmare, sunt diverse și foarte ridicate.

Aceste produse trebuie să fie:

• biocompatibil cu țesuturile corpului;
• flexibil;
• elastic;
• durabil;
• radioopace etc.

Principalele materiale utilizate astăzi la fabricarea stenturilor metalice sunt compozițiile de metale nobile, precum și Ta, Ti și aliajele sale (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinol), care sunt complet biointegrabile cu țesuturile corpului și combină un complex a tuturor celorlalte proprietăţi fizice şi mecanice necesare.proprietăţi.

Cusătura oaselor, vaselor și fibrelor nervoase

Trunchiurile nervoase periferice, deteriorate ca urmare a diferitelor leziuni mecanice sau complicații ale anumitor boli, necesită intervenție chirurgicală serioasă pentru restaurare. Situația este agravată de faptul că astfel de patologii sunt de obicei observate pe fondul leziunilor organelor asociate, cum ar fi oasele, vasele de sânge, mușchii, tendoanele etc. În acest caz, se dezvoltă un program de tratament cuprinzător cu aplicarea unor suturi. Ca materie primă pentru fabricarea materialului de sutură - fire, capse, cleme etc. – titanul, tantalul și aliajele lor sunt utilizate ca metale care au biocompatibilitate chimică și întregul complex de proprietăți fizice și mecanice necesare.

Figurile de mai jos prezintă exemple de astfel de operațiuni.

Figura 12. Cusatura osului cu capse de titan.

Figura 13. Cusătura unui mănunchi de fibre nervoase folosind cele mai fine filamente de tantal.

Figura 14. Cusutul vaselor folosind capse de tantal.

În prezent, sunt dezvoltate tehnologii din ce în ce mai avansate de neuro-osteo- și vasoplastie, cu toate acestea, materialele de titan-tantal folosite pentru aceasta continuă să țină palma peste toate celelalte.

Chirurgie Plastică

Chirurgia plastică este îndepărtarea chirurgicală a defectelor de organ pentru a recrea proporțiile anatomice ideale ale acestora. Adesea, astfel de reconstrucții sunt efectuate folosind diverse produse metalice implantate în țesuturi sub formă de plăci, ochiuri, arcuri etc.

Deosebit de indicativă în acest sens este cranioplastia - o operație de corectare a deformării craniului. În funcție de indicațiile din fiecare situație clinică specifică, cranioplastia poate fi efectuată prin aplicarea de plăci rigide de titan sau plase elastice de tantal pe zona operată. În ambele cazuri, este permisă utilizarea atât a metalelor pure, fără aditivi de aliere, cât și a aliajelor lor bioinerte. Exemple de cranioplastie folosind o placă de titan și o plasă de tantal sunt prezentate în figurile de mai jos.

Figura 15. Cranioplastie folosind o placă de titan.

Figura 16. Cranioplastie cu plasă de tantal.

Structurile de titan-tantal pot fi folosite și pentru restaurarea cosmetică a feței, pieptului, feselor și a multor alte organe.

Neurochirurgie (impunerea de microclipuri)

Clipping (clip clip în engleză) este o operație neurochirurgicală asupra vaselor creierului, care are ca scop oprirea sângerării (în special, atunci când se rupe un anevrism) sau oprirea vaselor mici rănite din circulația sângelui. Esența metodei de tăiere constă în faptul că pe zonele deteriorate sunt suprapuse cleme metalice în miniatură - cleme.

Cererea pentru metoda clipping, în primul rând în domeniul neurochirurgical, se explică prin imposibilitatea ligaturii vaselor cerebrale mici prin metode tradiționale.

Datorită varietății și specificității situațiilor clinice emergente, în practica neurochirurgicală este utilizată o gamă largă de clipuri vasculare, care diferă prin scop specific, metoda de fixare, parametri dimensionali și alți parametri funcționali (Fig. 17).

Figura 17. Clipuri pentru oprirea anevrismelor cerebrale.

În fotografii, clipurile par mari, dar în realitate nu sunt mai mari decât unghia unui copil și sunt instalate la microscop (Fig. 18).

Figura 18. Intervenție chirurgicală pentru tăierea unui anevrism al unui vas cerebral.

Pentru fabricarea clemelor, de regulă, sârma plată este utilizată din titan pur sau tantal, în unele cazuri din argint. Astfel de produse sunt absolut inerte față de medular, fără a provoca reacții de contracarare.

Ortopedie dentara

Titanul, tantalul și aliajele lor și-au găsit o largă utilizare medicală în stomatologie, și anume în domeniul proteticii dentare.

Cavitatea bucală este un mediu deosebit de agresiv care afectează negativ materialele metalice. Chiar și astfel de metale prețioase utilizate în mod tradițional în protetica dentară, cum ar fi aurul și platina, în cavitatea bucală nu pot rezista complet coroziunii și respingerii ulterioare, ca să nu mai vorbim de costul ridicat și masa mare care provoacă disconfort pacienților. Pe de altă parte, structurile ortopedice ușoare din plastic acrilic, de asemenea, nu rezistă criticilor serioase din cauza fragilității lor. O adevărată revoluție în stomatologie a fost fabricarea coroanelor individuale, precum și a punților și a protezelor detașabile pe bază de titan și tantal. Aceste metale, datorită unor calități atât de valoroase inerente lor, cum ar fi inerția biologică și rezistența ridicată la un preț relativ ieftin, concurează cu succes cu aurul și platina și chiar le depășesc într-o serie de parametri.

În special, coroanele din titan ștanțate și solide sunt foarte populare (Fig. 19). Și coroanele pulverizate cu plasmă din nitrură de titan TiN sunt practic imposibil de distins de aur ca aspect și proprietăți funcționale (Fig. 19)

Figura 19. Coroană solidă din titan și coroană acoperită cu nitrură de titan.

În ceea ce privește protezele, acestea pot fi fixe (punți) pentru refacerea mai multor dinți adiacenți sau detașabile, folosite în caz de pierdere a întregii dentiții (adentia maxilarului complet). Cele mai comune proteze sunt închizătoare (din germanul der Bogen „arc”).

Proteza cu fermoar se distinge favorabil prin prezența unui cadru metalic pe care este atașată partea de bază (Fig. 20).

Figura 20. Proteză cu clemă a maxilarului inferior.

Astăzi, partea cu închizătoare a protezei și închizătoarele sunt de obicei realizate din titan medical pur de înaltă puritate al mărcii HDTV.

O adevărată revoluție în stomatologie a fost cererea din ce în ce mai mare pentru proteze implantare. Proteza pe implanturi este cea mai fiabilă modalitate de fixare a structurilor ortopedice, care în acest caz servesc decenii sau chiar pe viață.

Un implant dentar (dintar) este o structură din două piese care servește drept suport pentru coroane, precum și punți și proteze dentare amovibile, a cărei parte de bază (implantul în sine) este un știft filetat conic înșurubat direct în osul maxilarului. Pe platforma superioară a implantului este instalat un bont, care servește la fixarea coroanei sau protezei (Fig. 21).

Figura 21 Implant dentar Nobel Biocare realizat din titan pur de grad medical de grad 4(G4Ti).

Cel mai adesea, pentru fabricarea părții șurubului implantului, se utilizează titan medical pur cu o acoperire de suprafață cu tantal-niobiu, care contribuie la activarea procesului de osteointegrare - fuziunea metalului cu țesuturile vii ale oaselor și gingiilor.

Cu toate acestea, unii producători preferă să producă implanturi nu din două piese, ci dintr-o singură bucată, în care partea șurubului și bontul nu au o structură separată, ci monolitică. În același timp, de exemplu, compania germană Zimmer produce implanturi dintr-o singură bucată din tantal poros, care, în comparație cu titanul, are o flexibilitate mai mare și este înglobat în țesutul osos cu un risc aproape zero de complicații (Fig. 22).

Figura 22 Implanturi dentare de tantal poroase dintr-o singură bucată Zimmer.

Tantalul, spre deosebire de titan, este un metal mai greu, astfel încât structura poroasă ușurează semnificativ produsul, fără a provoca, în plus, necesitatea depunerii exterioare suplimentare a unui înveliș osteointegrator.

În Fig. 23.

Figura 23. Exemple de utilizare a implanturilor de titan-tantal în protetica dentară.

În prezent, pe lângă cele existente, se dezvoltă din ce în ce mai multe metode noi de protezare pe implanturi, manifestând o eficiență ridicată în diverse situații clinice.

Fabricarea instrumentelor medicale

Astăzi, în practica clinică mondială sunt folosite sute de varietăți de diverse instrumente chirurgicale și endoscopice și echipamente medicale, fabricate folosind titan și tantal (GOST 19126-79 „Instrumente medicale metalice. Specificații generale". Se compară favorabil cu alți analogi în ceea ce privește rezistența. , ductilitate și rezistență la coroziune, provocând inerție biologică.

Instrumentele medicale din titan sunt aproape de două ori mai ușoare decât cele din oțel, fiind în același timp mai confortabile și mai durabile.

Figura 24. Instrumente chirurgicale realizate pe bază de titan-tantal.

Principalele industrii medicale în care instrumentele de titan-tantal sunt cele mai solicitate sunt oftalmologice, dentare, otorrinolaringologice și chirurgicale. Gama extinsă de instrumente include sute de tipuri de spatule, cleme, dilatatoare, oglinzi, cleme, foarfece, pense, bisturii, sterilizatoare, tuburi, dalte, pensete, tot felul de farfurii.

Caracteristicile biochimice și fizico-mecanice ale instrumentelor ușoare din titan sunt de o valoare deosebită pentru chirurgia militară de teren și diverse expediții. Aici sunt absolut indispensabili, deoarece în condiții extreme, literalmente fiecare 5-10 grame de marfă în exces este o povară semnificativă, iar rezistența la coroziune și fiabilitatea maximă sunt cerințe obligatorii.

Titanul, tantalul și aliajele lor sub formă de produse monolitice sau acoperiri de protecție subțiri sunt utilizate în mod activ în instrumentele medicale. Sunt folosite la fabricarea distilatoarelor, pompelor pentru pomparea mediilor agresive, sterilizatoarelor, componentelor anesteziei și echipamentelor respiratorii, cele mai complexe dispozitive pentru duplicarea activității organelor vitale precum „inima artificială”, „plămânul artificial”, „rinichiul artificial”. ", etc.

Capetele din titan ale dispozitivelor cu ultrasunete au cea mai lungă durată de viață, în ciuda faptului că analogii din alte materiale, chiar și cu expunerea neregulată la vibrații ultrasonice, devin rapid inutilizabili.

În plus față de cele de mai sus, se poate observa că titanul, precum tantalul, spre deosebire de multe alte metale, are capacitatea de a desorbi („respinge”) radiațiile izotopilor radioactivi și, prin urmare, sunt utilizate în mod activ în producerea diferitelor dispozitive de protecție și echipamente radiologice.

Concluzie

Dezvoltarea și producția de dispozitive medicale este unul dintre domeniile cele mai intens dezvoltate ale progresului științific și tehnologic. Odată cu începutul celui de-al treilea mileniu, știința și tehnologia medicală au devenit una dintre principalele forțe motrice ale civilizației mondiale moderne.

Importanța metalelor în viața umană crește constant. Schimbări revoluționare au loc pe fondul dezvoltării intensive a științei materialelor științifice și a metalurgiei practice. Și acum, în ultimele decenii, metale industriale precum titanul și tantalul au fost ridicate „pe scutul istoriei”, care, cu toate motivele întemeiate, pot fi numite materiale structurale ale noului mileniu.

Importanța titanului în medicina modernă nu poate fi supraestimată. În ciuda unui istoric relativ scurt de utilizare practică, a devenit unul dintre materialele de vârf în multe industrii medicale. Titanul și aliajele sale au suma tuturor caracteristicilor necesare pentru aceasta: rezistența la coroziune (și, ca urmare, bioinertitatea), precum și ușurința, rezistența, duritatea, rigiditatea, durabilitatea, neutralitatea galvanică etc.

Nu este inferior titanului în ceea ce privește semnificația practică și tantalului. Cu asemănarea generală a majorității proprietăților utile, în unele calități sunt inferioare, iar în unele sunt superioare una față de alta. De aceea, este dificil și puțin rezonabil să judecăm în mod obiectiv prioritatea oricăruia dintre aceste metale pentru medicină: ele se completează mai degrabă organic, decât intra în conflict. Este suficient să spunem că structurile medicale bazate pe aliaje de titan-tantal, care combină toate avantajele Ti și Ta, sunt dezvoltate activ și sunt folosite în practică. Și este departe de a fi întâmplător faptul că în ultimii ani s-au făcut tot mai multe încercări de succes de a crea organe artificiale cu drepturi depline implantate direct în corpul uman din titan, tantal și compușii acestora. Se apropie momentul în care, să zicem, conceptele de „inimă de titan” sau „nervi de tantal” vor trece cu încredere de la categoria figurilor de stil la un plan pur practic.