Preferované druhy titánu v zubnom lekárstve. biologická ľahostajnosť a odolnosť voči korózii voči kyselinám a zásadám v malých koncentráciách

Zliatiny titánu majú vysoké technologické a fyzikálno-mechanické vlastnosti, ako aj toxikologickú inertnosť. Titánový plech BT-100 sa používa na lisované korunky (hrúbka 0,14-0,28 mm), lisované základne (0,35-0,4 mm) snímateľných protéz, kostry titánokeramických protéz, implantáty rôznych vzorov. Na implantáciu sa používa aj titán VT-6.

Na vytváranie liatych koruniek, mostíkov, oblúkových (spon), dlahovacích protéz, liatych kovových základov, odlievanie titánu VT-5L. Teplota topenia titánovej zliatiny je 1640 °C.

V zahraničnej odbornej literatúre existuje uhol pohľadu, podľa ktorého titán a jeho zliatiny sú alternatívou k zlatu. Keď je titán vystavený vzduchu, vytvorí tenkú, inertnú vrstvu oxidu. Medzi ďalšie výhody patrí nízka tepelná vodivosť a schopnosť spájať kompozitné cementy a porcelán. Nevýhodou je náročnosť získania odliatku (čistý titán sa topí pri 1668 °C a ľahko reaguje s tradičnými formovacími hmotami a kyslíkom). Preto sa musí odlievať a spájkovať v špeciálnych zariadeniach v prostredí bez kyslíka. Vyvíjajú sa zliatiny titánu a niklu, ktoré je možné odlievať tradičnou metódou (takáto zliatina uvoľňuje veľmi málo iónov niklu a dobre sa spája s porcelánom). Nové metódy tvorby fixných protéz (predovšetkým koruniek a mostíkov) pomocou technológie CAD/CAM (počítačové modelovanie / počítačové frézovanie) okamžite odstraňujú všetky problémy s odlievaním. Isté úspechy dosiahli aj domáci vedci.

Snímateľné zubné protézy s tenkými titánovými základňami s hrúbkou 0,3-0,7 mm majú tieto hlavné výhody oproti zubným protézam so základňami vyrobenými z iných materiálov:

Absolútna inertnosť voči tkanivám ústnej dutiny, čo úplne vylučuje možnosť alergickej reakcie na nikel a chróm, ktoré sú súčasťou kovových základov z iných zliatin; - úplná absencia toxických, tepelne izolačných a alergických účinkov charakteristických pre plastové podklady; - malá hrúbka a hmotnosť s dostatočnou tuhosťou základne vďaka vysokej špecifickej pevnosti titánu; - vysoká presnosť reprodukcia najmenších detailov reliéfu protetického lôžka, nedosiahnuteľná pre plastové a liate základne z iných kovov; - výrazná úľava pri závislosti pacienta na protéze; - udržiavanie dobrej dikcie a vnímania chuti jedla.

Porézny titán a nikelid titánu, ktorý má tvarovú pamäť, sa v zubnom lekárstve používajú ako materiály pre implantáty. Nastalo obdobie, keď sa v zubnom lekárstve rozšírilo poťahovanie kovových protéz nitridom titánu, ktorý dodáva oceli a CCS zlatistý odtieň a podľa autorov metódy izoluje spájkovaciu linku. Táto technika však nebola široko používaná z nasledujúcich dôvodov:

1) povlak fixných protéz nitridom titánu je založený na starej technológii, t.j. lisovanie a spájkovanie;

2) pri použití protéz s povlakom z nitridu titánu sa používa stará technológia protéz, čím sa kvalifikácia ortopedických zubných lekárov nezvyšuje, ale zostáva na úrovni 50-tych rokov;

3) protézy potiahnuté nitridom titánu sú neestetické a určené pre nevkus určitej časti populácie. Našou úlohou nie je chybu chrupu zdôrazňovať, ale skryť. A z tohto hľadiska sú tieto protézy neprijateľné. Zliatiny zlata majú aj estetické nevýhody. Ale záväzok ortopedických zubárov k zliatinám zlata nie je spôsobený ich farbou, ale vyrobiteľnosťou a vysokou odolnosťou voči ústnej tekutine;

4) klinické pozorovania ukázali, že povlak z nitridu titánu sa odlupuje, inými slovami, tento povlak má rovnaký osud ako iné bimetaly;

5) treba si uvedomiť, že u našich pacientov sa výrazne zvýšila intelektuálna úroveň a zároveň sa zvýšili požiadavky na vzhľad protézy. To je v rozpore s pokusmi niektorých podiatrov nájsť náhradu zliatiny zlata;

6) dôvodmi pre vznik návrhu - prekrytie fixných zubných náhrad nitridom titánu - je na jednej strane zaostalosť materiálno-technickej základne ortopedickej stomatológie a na druhej strane nedostatočná úroveň profesionálnej kultúry. niektorí zubári.

K tomu možno pridať veľké množstvo toxických látok alergické reakcie tela pacientov na povlaku fixných protéz nitridom titánu.

Tvrdia to početné fundamentálne a aplikované štúdie najlepší materiál na výrobu zubných implantátov je titán.

V Rusku sa na výrobu rôznych vzorov používa komerčne čistý titán akosti BT 1-0 a BT 1-00 (GOST 19807-91) a v zahraničí sa používa takzvaný „komerčne čistý“ titán, ktorý sa delí do 4 stupňov (stupeň 1-4 ASTM, ISO). Používa sa aj titánová zliatina Ti-6Al-4V (ASTM, ISO), ktorá je analógom domácej zliatiny BT-6. Všetky tieto látky sa líšia chemickým zložením a mechanickými vlastnosťami.

Titánová trieda Grade 1,2,3 - nepoužíva sa v zubnom lekárstve, pretože. príliš mäkké.

Výhody čistého titánu 4. stupňa (СP4)

• Najlepšia biologická kompatibilita
• Neprítomnosť toxického vanádu (V)
• Najlepšia odolnosť proti korózii
• 100% absencia alergických reakcií

Podľa štúdia vedeckých článkov, metodických a prezentačných publikácií zahraničných firiem, noriem ASTM, ISO, GOST existujú porovnávacie tabuľky vlastnosti a zloženie titánu rôznych tried.

Tabuľka 1. Chemické zloženie titánu podľa ISO 5832/II a ASTM F 67−89.

** Údaje ISO a ASTM sa v mnohých bodoch zhodujú, kde sa líšia, hodnoty ASTM sú uvedené v zátvorkách.

Tabuľka 2 Mechanické vlastnosti titánu podľa ISO 5832/II a ASTM F 67−89.

Tabuľka 3. Chemické zloženie zliatin titánu podľa GOST 19807−91.

* V titánovej triede VT 1–00 je povolený hmotnostný podiel hliníka najviac 0,3 %, v titánovej triede VT 1–0 nie viac ako 0,7 %.

Tabuľka 4. Mechanické vlastnosti zliatin titánu podľa GOST 19807−91.

** Údaje sú uvedené podľa OST 1 90 173−75.
*** V dostupnej literatúre sa nenašli žiadne údaje.

Najodolnejším z uvažovaných materiálov je zliatina Ti-6Al-4V (domáci analóg VT-6). Zvýšenie pevnosti sa dosiahne zavedením hliníka a vanádu do jeho zloženia. Táto zliatina však patrí do prvej generácie biomateriálov a napriek absencii akýchkoľvek klinických kontraindikácií sa používa čoraz menej. Toto ustanovenie je dané z hľadiska problémov endoprotézovej náhrady veľkých kĺbov.

Z hľadiska lepšej biologickej kompatibility sa ako perspektívnejšie javia látky patriace do skupiny „čistého“ titánu. Treba poznamenať, že keď hovoria o „čistom“ titáne, majú na mysli jednu zo štyroch tried titánu schválenú na zavedenie do telesných tkanív v súlade s medzinárodné normy. Ako je zrejmé z vyššie uvedených údajov, líšia sa chemickým zložením, ktoré v skutočnosti určuje biologickú kompatibilitu a mechanické vlastnosti.

Dôležitá je aj otázka pevnosti týchto materiálov. Najlepšie vlastnosti V tomto ohľade má titán triedy 4.
Pri zvažovaní jeho chemického zloženia možno poznamenať, že obsah kyslíka a železa je v titáne tejto kvality zvýšený. Základná otázka znie: zhoršuje to biologickú kompatibilitu?

Nárast kyslíka zrejme nebude negatívny. Zvýšenie obsahu železa o 0,3 % v titáne 4. stupňa (v porovnaní s 1. stupňom) môže spôsobiť určité obavy, pretože podľa experimentálnych údajov železo (ako aj hliník) pri implantácii do telesných tkanív vedie k vytvoreniu spojiva. tkanivo okolo implantátu.- tkanivová vrstva, čo je znakom nedostatočnej bioinertnosti kovu. Okrem toho podľa rovnakých údajov železo inhibuje rast organickej kultúry. Ako je však uvedené vyššie, vyššie uvedené údaje sa týkajú implantácie „čistých“ kovov.

V tomto prípade je dôležitá otázka: je možné, aby ióny železa unikli cez vrstvu oxidu titánu do okolitých tkanív, a ak je to možné, akou rýchlosťou a akým spôsobom ďalej metabolizmus? Informácie o tejto téme sme nenašli v dostupnej literatúre.

Pri porovnaní zahraničných a domácich noriem možno poznamenať, že zliatiny titánu VT 1-0 a VT 1-00 povolené na klinické použitie v našej krajine prakticky zodpovedajú stupňom „čistého“ titánu Grade 1 a 2. Znížený obsah kyslík a železo v týchto triedach vedie k zníženiu ich pevnostných vlastností, čo nemožno považovať za priaznivé. Hoci titán triedy VT 1-00 má hornú hranicu pevnosti v ťahu zodpovedajúcu triede 4, medza klzu domácej zliatiny je takmer dvakrát nižšia. Okrem toho môže byť v jeho zložení zahrnutý hliník, čo, ako bolo uvedené vyššie, je nežiaduce.

Pri porovnávaní zahraničných noriem si možno všimnúť, že americká norma je prísnejšia a normy ISO sa vo viacerých odsekoch odvolávajú na americké. Delegácia USA navyše nesúhlasila so schválením normy ISO pre titán používaný v chirurgii.

Dá sa teda tvrdiť, že:
Najlepším materiálom na výrobu zubných implantátov je dnes „čistý“ titán triedy 4 podľa normy ASTM, pretože:

• neobsahuje toxický vanád, ako je zliatina Ti-6Al-4V;
• prítomnosť Fe v jeho zložení (merané v desatinách a %) nemožno považovať za negatívnu, keďže ani v prípade možného uvoľnenia iónov železa do okolitých tkanív nie je ich účinok na tkanivá toxický ako pri vanáde;
• titán triedy 4 má lepšie pevnostné vlastnosti v porovnaní s inými materiálmi zo skupiny „čistého“ titánu;

Zliatiny kobaltu a chrómu

Zliatiny kobaltu a chrómu triedy KHS

kobalt 66-67%, ktorý dodáva zliatine tvrdosť, čím sa zlepšujú mechanické vlastnosti zliatiny.

chróm 26-30%, zavedený na dodanie tvrdosti zliatiny a zvýšenie odolnosti proti korózii, čím sa na povrchu zliatiny vytvorí pasivačný film.

nikel 3-5%, čím sa zvyšuje plasticita, húževnatosť, kujnosť zliatiny, čím sa zlepšujú technologické vlastnosti zliatiny.

molybdén 4-5,5%, čo má veľký význam pre zvýšenie pevnosti zliatiny tým, že bude jemnozrnná.

mangán 0,5%, ktorý zvyšuje pevnosť, kvalitu odliatku, znižuje bod tavenia, pomáha odstraňovať toxické zrnité zlúčeniny zo zliatiny.

uhlík 0,2%, čo znižuje teplotu topenia a zlepšuje tekutosť zliatiny.

kremík 0,5%, zlepšenie kvality odliatkov, zvýšenie tekutosti zliatiny.

železo 0,5%, zvýšenie tekutosti, zvýšenie kvality odlievania.

dusík 0,1%, ktorý znižuje teplotu topenia, zlepšuje tekutosť zliatiny. Súčasne zvýšenie dusíka nad 1 % zhoršuje ťažnosť zliatiny.

berýlium 0-1,2%

hliník 0,2%

VLASTNOSTI: CCS má vysoké fyzikálne a mechanické vlastnosti, relatívne nízku hustotu a vynikajúcu tekutosť, čo umožňuje odlievať prelamované dentálne produkty vysokej pevnosti. Teplota topenia je 1458 °C, mechanická viskozita je 2-krát vyššia ako u zlata, minimálna pevnosť v ťahu je 6300 kgf/cm 2 . Vysoký modul pružnosti a nižšia hustota (8 g/cm 3 ) umožňujú vyrábať ľahšie a pevnejšie protézy. Sú tiež odolnejšie voči oderu a dlhšie zachovávajú zrkadlový lesk povrchu, ktorý mu dodáva leštenie. Pre svoje dobré odlievacie a antikorózne vlastnosti sa zliatina používa v ortopedickej stomatológii na výrobu liatych koruniek, mostíkov, rôznych prevedení liatych sponových protéz, kovokeramických konštrukcií zubných protéz, snímateľných protéz s odlievanými základňami, dlahovacích zariadení, liatych pracky.

FORMA VYDÁVANIE: vyrába sa vo forme okrúhlych prírezov s hmotnosťou 10 a 30 g, balené po 5 a 15 kusov.

Všetky vyrábané kovové zliatiny pre ortopedickú stomatológiu sú rozdelené do 4 hlavných skupín:

Bygodents - zliatiny pre liate snímateľné zubné protézy.

KX-Dents - zliatiny pre keramicko-kovové protézy.

HX-Dents - zliatiny niklu a chrómu pre kovokeramické protézy.

Dentany sú zliatiny železa, niklu a chrómu pre zubné protézy.

1. Bygodenti. Sú to viaczložkové zliatiny.

ZLOŽENIE: kobalt, chróm, molybdén, nikel, uhlík, kremík, mangán.

VLASTNOSTI: hustota - 8,35 g/cm 3, Tvrdosť podľa Brinella - 360-400 HB, bod tavenia zliatiny - 1250-1400C.

POUŽITIE: používa sa na výrobu liatych sponových protéz, spôn, dlahovacích zariadení.

Byugodent CCS vysávač (mäkký)- obsahuje 63% kobaltu, 28% chrómu, 5% molybdénu.

Bygodent CCN vac (normálny) - obsahuje 65% kobaltu, 28% chrómu, 5% molybdénu a tiež zvýšený obsah uhlík a neobsahuje nikel.

Bygodent CCH vac (tvrdý)- základom je kobalt - 63%, chróm - 30% a molybdén - 5%. Zliatina má maximálny obsah uhlíka 0,5%, dodatočne legovaná nióbom - 2% a neobsahuje nikel. Má mimoriadne vysoké elastické a pevnostné parametre.

Byugodent CCC vysávač (meď)- základom je kobalt - 63%, chróm - 30%, molybdén - 5%.Chemické zloženie zliatin zahŕňa meď a vysoký obsah uhlíka - 0,4%. Vďaka tomu má zliatina vysoké elastické a pevnostné vlastnosti. Prítomnosť plytčín v zliatine uľahčuje leštenie, ako aj iné mechanické spracovanie protéz z nej.

Bygodent CCL vysávač (tekutý)- okrem kobaltu - 65%, chrómu - 28% a molybdénu - 5% sa do zloženia zliatiny zavádza bór a kremík. Táto zliatina má vynikajúcu tekutosť, vyvážené vlastnosti.

2. KH-Dents

POUŽITIE: používa sa na výrobu liatych kovových konštrukcií s porcelánovým obkladom. oxidový film, vytvorený na povrchu zliatin, umožňuje nanášať keramické alebo sklokeramické povlaky. Existuje niekoľko druhov tejto zliatiny: CS, CN, CB, CC, CL, DS, DM.

KH-Dent CN vysávač (normálne) obsahuje 67 % kobaltu, 27 % chrómu a 4,5 % molybdénu, ale neobsahuje uhlík ani nikel. To výrazne zlepšuje jeho plastické vlastnosti a znižuje tvrdosť.

KX-Dent CB vysávač (Bondy) má nasledovné zloženie: 66,5% kobalt, 27% chróm, 5% molybdén. Zliatina má dobrú kombináciu odlievacích a mechanických vlastností.

3. NH-Dents

ZLOŽENIE: nikel - 60-65%; chróm - 23-26%; molybdén - 6-11%; kremík - 1,5-2%; neobsahujú uhlík.

Zliatiny NH-Dent na báze niklu a chrómu

APLIKÁCIA: pre kvalitu kovokeramické korunky a malé mostíky majú vysokú tvrdosť a pevnosť. Rámy protéz sa ľahko brúsia a leštia.

VLASTNOSTI: zliatiny majú dobré odlievacie vlastnosti, obsahujú zušľachťovacie prísady, čo umožňuje nielen získať kvalitný výrobok pri odlievaní vo vysokofrekvenčných indukčných taviacich strojoch, ale aj opätovne použiť až 30 % vtokov v nových taveninách. Existuje niekoľko typov tejto zliatiny: NL, NS, NH.

HX-Dent NS vysávač (mäkký) - vo svojom zložení obsahuje nikel - 62%, chróm - 25% a molybdén - 10%. Má vysokú rozmerovú stálosť a minimálne zmrštenie, čo umožňuje odlievanie dlhých mostov v jednom kroku.

Vysávač HX-Dent NL (kvapalný) - obsahuje 61 % niklu, 25 % chrómu a 9,5 % molybdénu. Táto zliatina má dobré odlievacie vlastnosti, čo umožňuje získať odliatky s tenkými prelamovanými stenami.

4.Preliačiny

VLASTNOSTI: Zliatiny dentanového typu sú navrhnuté tak, aby nahradili liate nehrdzavejúce ocele. Majú výrazne vyššiu ťažnosť a odolnosť proti korózii vďaka tomu, že obsahujú takmer 3x nikel a o 5% viac chrómu. Zliatiny majú dobré odlievacie vlastnosti - nízke zmrštenie a dobrú tekutosť. Veľmi tvárny pri obrábaní.

POUŽITIE: používa sa na výrobu liatych jednoduchých koruniek, liatych koruniek s plastovou dyhou. Existuje niekoľko druhov tejto zliatiny: DL, D, DS, DM.

Dentan D obsahuje 52 % železa, 21 % niklu, 23 % chrómu. Má vysokú ťažnosť a odolnosť proti korózii, nízke zmršťovanie a dobrú tekutosť.

Dentan DM obsahuje 44 % železa, 27 % niklu, 23 % chrómu a 2 % molybdénu. Do zloženia zliatiny bol dodatočne pridaný molybdén, ktorý zvýšil jej pevnosť v porovnaní s predchádzajúcimi zliatinami pri porovnaní rovnakej úrovne obrobiteľnosti, tekutosti a iných technologických vlastností.

Pre niektoré zliatiny niklu a chrómu môže byť prítomnosť oxidového filmu negatívna, pretože pri vysokých teplotách vypaľovania sa oxidy niklu a chrómu rozpúšťajú v porceláne a farbia ho. Zvýšenie množstva oxidu chrómu v porceláne vedie k zníženiu jeho koeficientu tepelnej rozťažnosti, čo môže spôsobiť odlupovanie keramiky od kovu.

Zliatiny titánu

VLASTNOSTI: zliatiny titánu majú vysoké technologické a fyzikálno-mechanické vlastnosti, ako aj biologickú inertnosť. Teplota topenia titánovej zliatiny je 1640C. Výrobky vyrobené z titánu majú absolútnu inertnosť voči tkanivám ústnej dutiny, úplná absencia toxické, tepelne izolačné a alergické účinky, malá hrúbka a hmotnosť s dostatočnou tuhosťou základne vďaka vysokej špecifickej pevnosti titánu, vysoká presnosť reprodukcie najmenších detailov reliéfu protetického lôžka.

List VT-100- používa sa na výrobu lisovaných koruniek (hrúbka 0,14-0,28 mm), lisovaných základov (0,35-0,4 mm) snímateľných protéz.

VT-5L - odliatok - používa sa na výrobu liatych koruniek, mostíkov, rámov sponových dlahovacích protéz, liatych kovových podstavcov.

Úvod

Stomatológia dnes nestojí na mieste. Takmer každý mesiac počúvame o nových metódach, zariadeniach, materiáloch atď. Samozrejme, nie všetky inovácie u profesionálov rezonujú. Existuje však jeden materiál, ktorý seriózne a dlhodobo zaujíma svoje miesto v zubnom lekárstve, ktorý sa vďaka svojim vlastnostiam brilantne osvedčil. A názov tohto materiálu je titán.

Rozsah použitia titánu sa neustále rozširuje. Dnes sa používa v snímateľnej aj nesnímateľnej protetike, v implantológii, v ortodoncii atď.

V súčasnosti je výroba zubov z titánu už zvládnutá a štúdie ukázali, že titán nie je horší ako drahé kovy, pokiaľ ide o odolnosť proti korózii v ústnej dutine. A to nie je limit. Nebolo by prehnané povedať, že v zubnom lekárstve už nezostáva žiadny smer, všade tam, kde je miesto pre titán.

Pokiaľ ide o aplikácie, zavedenie zliatin titánu sa neobmedzovalo len na stomatológiu. Titán je široko používaný vo všetkých oblastiach medicíny bez výnimky, nehovoriac o priemysle. Ak hovoríme o titáne, okamžite nám príde na myseľ množstvo výhod, ktoré sú v kombinácii preň jedinečné. Biologická ľahostajnosť, nedostatok magnetizačných vlastností, nízka špecifická hmotnosť, vysoká pevnosť, odolnosť proti korózii v mnohých agresívnych prostrediach a dostupnosť urobili z titánu takmer univerzálny a nepostrádateľný materiál. A to je len malá časť výhod, ktoré môžu poskytnúť zliatiny titánu.

V tomto absolventskom projekte budú odhalené všetky aspekty tohto revolučného materiálu. V prizme profesie zubného technika budú dôkladne zvážené vlastnosti titánu a jeho zliatin, spôsoby ich výroby, nuansy spracovania titánových zliatin, chyby, ktoré sa pri práci s ním vyskytujú a mnoho iného. Pozornosť bude venovaná najnovším výdobytkom vedy a techniky. Podrobne budú analyzované titánové zliatiny, ktoré existujú už dlhú dobu a sú široko používané po celom svete, ako aj najnovší vývoj v tejto oblasti. A samozrejme nemožno ignorovať ani metódy spracovania ako frézovanie, brúsenie titánových zliatin atď.

Relevantnosť výskumu

Výber materiálu na protézu je jednou z dôležitých etáp pri plánovaní protézy, pretože budúce vlastnosti protézy budú závisieť od materiálu. V súčasnosti sa snaží o spojenie dvoch kľúčových a dôležité vlastnosti a dentálne materiály – bioinertnosť a estetika. Jedným z materiálov s prvou kvalitou je titán. Použitie titánu v kombinácii s obkladom s keramickými hmotami umožňuje vyriešiť druhý problém. Tak sú vyriešené oba problémy – bioinertnosť aj estetika. Ale v modernej literatúre a dokonca aj pri štúdiu vo vzdelávacích inštitúciách sú nuansy práce s titánom nedostatočne pokryté. Po podrobnom preštudovaní literatúry o titáne je preto potrebné ju zhrnúť, systematizovať a zhrnúť do tohto dizertačného projektu, aby sa uľahčilo štúdium tejto témy zubným technikom v budúcnosti.

Predmet štúdia

Titán na výrobu zubných protéz

Predmet štúdia

Technológia spracovania titánu

Účel štúdie

Študovať technológiu výroby titánových protéz v zubnom lekárstve

Ciele výskumu

1. Štúdium literatúry na danú tému;
2. Štúdium vlastností titánu používaného v zubnom lekárstve;
3. Štúdium technológií na jeho spracovanie;
4. Porovnanie technológií spracovania titánu.

Hypotéza

Štúdium tohto materiálu určí pozitívne a negatívne stránky rôzne technológie spracovania titánu a identifikovať tie najlepšie z nich, ktoré môžu v budúcnosti slúžiť na zlepšenie kvality protetiky.

Výskumné metódy

Štúdium domácej a zahraničnej literatúry, komparatívna analýza, systematizácia.

Kapitola 1. Vlastnosti titánu a ťažkosti pri práci s ním

1.1. Výhody titánu

V periodickom systéme D.I. Mendelejevov titán má číslo 22 (Ti). Navonok je titán podobný oceli (obr. 1).

Obr.1. Titánové implantáty a opierky.

Zliatiny titánu majú vysoké technologické a fyzikálno-mechanické vlastnosti, ako aj bioinertnosť.

Konštrukčné a vysokopevnostné zliatiny titánu sú pevné riešenia, čo im umožňuje poskytnúť optimálny pomer pevnostných a ťažných charakteristík.

Ako materiály pre implantáty sa používa porézny titán, ako aj nikelid titánu, ktorý má tvarovú pamäť.

V zahraničnej literatúre existuje názor, podľa ktorého sú titán a jeho zliatiny alternatívou zlata. Pri kontakte so vzduchom dochádza k pasivácii, t.j. na povrchu titánu sa vytvorí tenká inertná oxidová vrstva. Medzi jeho ďalšie výhody patrí nízka tepelná vodivosť a možnosť kombinovať s kompozitnými cementmi a porcelánom. Nevýhodou je náročnosť získania odliatku (čistý titán sa topí pri 1668°C a reaguje s tradičnými formovacími hmotami a kyslíkom). Preto sa musí odlievať a spájkovať v špeciálnych zariadeniach v prostredí bez kyslíka. Vyvíjajú sa zliatiny titánu a niklu, ktoré je možné odlievať tradičnou metódou (takáto zliatina uvoľňuje veľmi málo iónov niklu a dobre sa spája s porcelánom). Nové metódy tvorby fixných protéz (predovšetkým koruniek a mostíkov) pomocou technológie CAD/CAM okamžite odstraňujú všetky problémy s odlievaním.

Protetika korunkovej časti zuba zaujíma popredné miesto na klinike ortopedickej stomatológie a používa sa vo všetkých obdobiach formovania a vývoja žuvacieho aparátu, počnúc od r. detstvo a predtým Staroba. Osobitné miesto v ortopédii zaujímajú titánové korunky, ktoré sa vyznačujú týmito vlastnosťami:

• biologická inertnosť;
• Jednoduché odstránenie koruny;
• Nízka tepelná vodivosť v porovnaní s inými kovmi a zliatinami;
• Malá špecifická hmotnosť, vďaka ktorej sú protézy ľahké;
• Majú vysokú elasticitu;
• Menšia odolnosť proti oderu ako nehrdzavejúca oceľ pre mliečne zuby.

Pri zmienke o dôležitosti používania titánových koruniek by sme sa mali nad tým pozastaviť zubné ochorenie tvrdé tkanivá zuba, ako je aplázia a hypoplázia skloviny. Tieto defekty sú malformácie tvrdých tkanív zuba a vyskytujú sa v dôsledku narušenia metabolizmu minerálov a bielkovín v tele plodu alebo dieťaťa. Nedostatočný rozvoj skloviny je nezvratný proces a zostáva počas celého obdobia života. Preto je prítomnosť týchto ochorení absolútnou indikáciou pre použitie tenkostenných titánových koruniek.

Pokiaľ ide o snímateľnú protetiku, protézy s tenkými titánovými základňami s hrúbkou 0,3-0,7 mm majú tieto hlavné výhody oproti protézam so základňami vyrobenými z iných materiálov:

• absolútna inertnosť voči tkanivám ústnej dutiny, čo úplne vylučuje možnosť alergickej reakcie na nikel a chróm, ktoré sú súčasťou kovových základov z iných zliatin;
• úplná absencia toxických, tepelne izolačných a alergických účinkov charakteristických pre plastové základy;
• malá hrúbka a hmotnosť s dostatočnou tuhosťou základne vďaka vysokej špecifickej pevnosti titánu;
• vysoká presnosť reprodukcie najmenších detailov reliéfu protetického lôžka, nedosiahnuteľná pre plastové a liate základne z iných kovov;
• výrazná úľava pri zvyknutí pacienta na protézu;
• udržiavanie dobrej dikcie a vnímania chuti jedla.

1.2. Vlastnosti titánu a zložitosť práce s ním

Titán (Titanium) Ti je prvkom skupiny IV 4. periódy periodickej sústavy D. I. Mendelejeva, poradové číslo 22, atómová hmotnosť 47,90. V čistej forme sa získal až v roku 1925. Hlavnými surovinami sú minerály rutil TiO2, ilmenit FeTiO3 atď. Titán je žiaruvzdorný kov.

Titán sa získava redukciou oxidu titaničitého kovovým vápnikom, hydridom vápenatým, redukciou chloridu titaničitého roztaveným sodíkom, kovový horčík. Titán je perspektívny materiál pre letecký, chemický a lodiarsky priemysel a medicínu. Vo väčšine prípadov sa titán používa vo forme zliatin s hliníkom, molybdénom, vanádom, mangánom a inými kovmi.

Stôl 1.

Porovnávacie vlastnosti rôznych zliatin.

Vlastnosti				Strieborná zliatina paládia	Nehrdzavejúca oceľ
Hustota (g/cm³)
Tvrdosť (HB) MPa
Pevnosť MPa (N / mm 2), Rm
Modul pružnosti, GPa
Teplota topenia (°C)
Tepelná vodivosť W/(m K)
KTR (α 10 -6 °C -1)

Je známe, že niektoré chemické prvky môžu existovať vo forme dvoch alebo viacerých jednoduchých látok, ktoré sa líšia štruktúrou a vlastnosťami. Zvyčajne látka prechádza z jednej alotropnej modifikácie do druhej pri konštantnej teplote. Titán má dve takéto modifikácie. α-modifikácia titánu existuje pri teplotách do 882,5 °C. Vysokoteplotná β-modifikácia môže byť stabilná od 882,5 °C do bodu topenia.

Legujúce prvky dávajú zliatine titánu rôzne vlastnosti. Na tento účel sa používa hliník, molybdén, mangán, chróm, meď, železo, cín, zirkónium, kremík, nikel a iné.

Legujúce prísady sa v rôznych alotropných modifikáciách titánu správajú odlišne. Menia tiež teplotu, pri ktorej dochádza k prechodu α/β. Zvýšenie koncentrácie hliníka, kyslíka a dusíka v titánovej zliatine teda zvyšuje túto hodnotu teploty. Oblasť existencie α-modifikácie sa rozširuje. A tieto prvky sa nazývajú α-stabilizátory.

Cín a zirkónium nemenia teplotu α/β premien. Preto sa považujú za neutrálne titánové tvrdidlá.

Všetky ostatné legovacie prísady do titánových zliatin sa považujú za β-stabilizátory. Ich rozpustnosť v modifikáciách titánu závisí od teploty. A to umožňuje zvýšiť pevnosť zliatin titánu s týmito prísadami kalením a starnutím. Použitím odlišné typy legujúce prísady sa získajú zliatiny titánu s rôznymi vlastnosťami.

Odliatok titánu VT-5L sa používa na vytváranie liatych koruniek, mostíkov, oblúkových rámov (spony), dlahovacích protéz, liatych kovových základov. Teplota topenia zliatiny titánu je 1640 °C.

Zliatina VT5 (VT5L) je legovaná iba hliníkom. Hliník je jedným z najbežnejších legujúcich prvkov v zliatinách titánu. Je to spôsobené nasledujúcimi výhodami hliníka v porovnaní s inými legovacími komponentmi:

1. hliník je v prírode široko distribuovaný, dostupný a relatívne lacný;
2. hustota hliníka je oveľa menšia ako hustota titánu, a preto zavedenie hliníka zvyšuje ich špecifickú pevnosť;
3. so zvýšením obsahu hliníka sa zvyšuje tepelná odolnosť a odolnosť proti tečeniu zliatin titánu;
4. hliník zvyšuje moduly pružnosti;
5. s nárastom obsahu hliníka v zliatinách klesá ich sklon k vodíkovému krehnutiu. Alloy VT5 sa líši od komerčného titánu väčšou pevnosťou a tepelnou odolnosťou. Hliník zároveň výrazne znižuje technologickú plasticitu titánu. Zliatina VT5 je deformovaná v horúcom stave: je kovaná, valcovaná, lisovaná. Napriek tomu sa uprednostňuje použitie nie v deformovanom stave, ale vo forme tvarovaného odliatku (v tomto prípade je mu pridelená značka VT5L).

Na implantáciu sa používa titán VT-6. Zliatiny triedy VT6 (Ti-6A1-4V) (α + β) patria medzi najbežnejšie zliatiny titánu aj v iných oblastiach.

Takéto široké využitie tejto zliatiny sa vysvetľuje jej úspešným legovaním. Hliník v zliatinách systému Ti-Al-V zvyšuje pevnosť a tepelnú odolnosť a vanád je jedným z mála legujúcich prvkov titánu, ktoré zvyšujú nielen pevnostné vlastnosti, ale aj ťažnosť.

Spolu s vysokou špecifickou pevnosťou sú zliatiny tohto typu menej citlivé na vodík v porovnaní so zliatinami OT4 a OT4-1, majú nízku náchylnosť na koróziu soľou a dobrú spracovateľnosť.

Zliatiny typu VT6 sa používajú v žíhanom a tepelne tvrdenom stave. Dvojité žíhanie tiež zlepšuje lomovú húževnatosť a odolnosť proti korózii.

Titánový plech VT1-00 sa používa na lisované korunky (hrúbka 0,14-0,28 mm), lisované základne (0,35-0,4 mm) snímateľných protéz, kostry titánovo-keramických protéz, implantáty rôznych vzorov.

Hutnícky priemysel dodáva polotovary z technického titánu dvoch akostí VT1-00 a VT1-0 líšiacich sa obsahom nečistôt (kyslík, dusík, uhlík, železo, kremík a pod.). Ide o materiály s nízkou pevnosťou a titán VT1-00, ktorý obsahuje menej nečistôt, je menej odolný a ťažnejší. Hlavnou výhodou titánových zliatin VT1-00 a VT1-0 je vysoká technologická plasticita, ktorá umožňuje získať z nich rovnomernú fóliu.

Pevnostné vlastnosti titánu možno zvýšiť pracovným spevnením (pracovným spevnením), ale v tomto prípade sa plastické vlastnosti značne znížia. Zníženie charakteristík ťažnosti je výraznejšie ako zvýšenie pevnostných charakteristík, takže vytvrdzovanie nie je najlepší spôsob, ako zlepšiť komplexné vlastnosti titánu. Nevýhody titánu zahŕňajú vysoký sklon k vodíkovému krehnutiu, a preto by obsah vodíka nemal presiahnuť 0,008 % v titáne VT1-00 a 0,01 % vo VT1-0.

1.3. Vlastnosti spracovania titánu (brúsenie a leštenie)

Pri spracovaní titánu treba brať do úvahy fyzikálne vlastnosti, oxidačné fázy a zmeny kryštálovej mriežky. Správna manipulácia možno úspešne vyrábať len so špeciálnymi frézami na titán, so špeciálnym zárezom v tvare kríža (obr. 2). Zmenšený uhol pracovnej plochy, ktorý umožňuje optimálne odoberať dostatočne mäkký kov pri súčasnom dobrom chladení nástroja. Obrábanie titánu by sa malo vykonávať bez silného tlaku na nástroj.

Obr.2.

Titánové frézy by sa mali skladovať oddelene od ostatných nástrojov. Musia sa pravidelne čistiť prúdom pary a kefami zo sklolaminátu, aby sa odstránili zvyšky titánových triesok, ktoré sú dostatočne pevne uložené.

Pri použití nesprávneho nástroja alebo silného tlaku je možné lokálne prehriatie kovu sprevádzané silnou tvorbou oxidu a zmenou kryštálovej mriežky. Vizuálne na opracovanom predmete dochádza k zmene farby a k miernemu zdrsneniu povrchu. V týchto miestach nebude potrebná priľnavosť ku keramike (možnosť prasklín a triesok), ak sa nejedná o dyhované plochy, tak ďalšie opracovanie a leštenie tiež nebude spĺňať požiadavky.

Použitie rôznych karborundových kotúčov a kameňov, prípadne diamantových hláv, pri spracovaní titánu značne znečisťuje povrch titánu, čo následne vedie aj k prasklinám a trieskam v keramike. Preto je použitie vyššie uvedených nástrojov vhodné len na spracovanie napríklad rámov sponových protéz a použitie diamantových hlavíc by sa malo úplne vylúčiť. Brúsenie a ďalšie leštenie exponovaných oblastí titánu je možné len s brúsnymi gumenými hrotmi a leštiacimi pastami prispôsobenými titánu. Mnoho výrobcov rotačných nástrojov dnes vyrába široký sortiment fréz a brúsnych gumových hlavíc na titán.

Vhodné parametre obrábania titánu:

• Nízka rýchlosť násadca - max. 15 000 otáčok za minútu;
• Nízky tlak na nástroj;
• Pravidelné spracovanie;
• Spracovanie rámu iba v jednom smere;
• Vyhnite sa ostrým rohom a kovovým presahom;
• Pri brúsení a leštení používajte len vhodné brúsne gumené hroty a leštiace pasty;
• Pravidelné čistenie fréz pomocou prúdu pary a sklolaminátovej kefy.

Pieskovanie pred nanesením spojovacej vrstvy na keramický povlak, ako aj na obklady kompozitnými materiálmi, musí spĺňať nasledujúce požiadavky:

• Čistý, iba jednorazový oxid hlinitý;
• Maximálna veľkosť zrna piesku je 150 µm, optimálne 110–125 µm;
• Maximálny tlak z ceruzky 2 bary;
• Smer toku piesku v pravom uhle k povrchu.

Po spracovaní je potrebné nechať ošetrený predmet pasivovať 5-10 minút a následne očistiť povrch parou.

Vypaľovanie oxidom alebo podobné postupy pri práci s titánom sú úplne vylúčené. Úplne vylúčené je aj použitie kyselín alebo leptania.

1.4 Závery k prvej kapitole

Na základe vyššie uvedeného materiálu môžeme konštatovať, že zliatiny titánu majú značné množstvo veľmi dôležitých vlastností, ktoré sú v zubnej protetike nevyhnutné. Hlavnými sú bioinertnosť, odolnosť proti korózii, pevnosť a tvrdosť s nízkou špecifickou hmotnosťou. Získanie titánu sa však považuje za drahý proces, ale keďže množstvo použité pri výrobe protézy je malé, nemá to veľký vplyv na náklady. Ale vzhľadom na to, že technológia výroby titánových protéz je drahšia, titánové protézy sú drahšie ako CCS alebo nehrdzavejúca oceľ.

Tiež až donedávna, spracovanie titánu spôsobovalo problémy, ale vznik a šírenie špeciálnych nástrojov vyrobených možné aplikácie zliatiny titánu v zubnom lekárstve. Pozitívne vlastnosti titánu boli známe už skôr, no práve dlhé a drahé spracovanie bolo samotnou prekážkou jeho zavedenia do zubnej praxe.

Napriek špecifickým požiadavkám, ktoré chýbajú pri spracovaní iných kovov, a vlastnostiam nástrojov, celý zoznam pozitívne vlastnosti titán napriek tomu viedol k zlepšeniu procesov na prácu s ním. Chemické vlastnosti titánu otvárajú na jednej strane nové možnosti pre zubných technikov, no na druhej strane vyžadujú starostlivejšie dodržiavanie technológie spracovania a zohľadnenie všetkých vlastností.

Kapitola 2

2.1.Titanové lisovanie

Lisovanie (lisovanie) je proces plastickej deformácie materiálu so zmenou tvaru a rozmerov telesa. Kovy sú razené v zubnom lekárstve.

Treba poznamenať, že vyrazené titánové korunky sú dosť zriedkavý výskyt randiť. Technológia výroby koruniek lisovaním z titánu nenašla distribúciu, pretože titán sa ťažko lisuje v studenom stave. Avšak v rámci všeobecné štúdium zváži sa technológia výroby titánových koruniek razením.

Titánové lisované korunky majú rovnaké nevýhody ako bežné lisované korunky, a to:

• Nedostatok odolnosti proti opotrebovaniu;
• Prítomnosť plochého žuvacieho povrchu zuba;
• Nedostatočne tesné priliehanie ku krčku zuba;
• Nedostatok estetiky.

Vlastnosti titánových koruniek sú podobné zliatinám drahších zlatých koruniek.

Proces lisovania zliatin titánu sa výrazne nelíši od procesu výroby konvenčných lisovaných koruniek z nehrdzavejúcej ocele.

Pri výrobe lisovaných koruniek sa odtlačky zvyčajne odoberajú štandardnými lyžicami alginátovej hmoty.

Technológia výroby titánovej lisovanej korunky:

Laboratórna fáza výroby korunky začína prijatím modelu. Ďalej sa zub modeluje modelovacím voskom. Vrstvením roztaveného vosku na povrch sadrového zuba sa dosiahne zväčšenie objemu potrebného na obnovenie anatomického tvaru. Po vymodelovaní je potrebné z modelu vyrezať sadrovú raznicu. Potom musíte urobiť jeho kópiu z kovu s nízkou teplotou topenia. Aby ste to dosiahli, musíte si vyrobiť sadrovú formu. Sadrový blok sa vyrába v dvoch etapách. Sadrová matrica sa odstráni a rozdelené časti bloku sa spoja a roztaví sa tavný kov. Pri tavení je dôležité, aby sa kov neprehrial, pri prehriatí sa niektoré zložky zliatiny vyparia a tá sa ukáže byť krehkejšia. A potom vyplnia formulár. Forma musí byť dobre vysušená, pretože vlhkosť, ktorá sa vyparuje, spôsobí, že kov bude porézny.

Celkovo je potrebné vyrobiť dve kovové pečiatky. Prvý je najpresnejší na konečné razenie. Druhý je určený na predpečiatkovanie. Po výrobe kovovej matrice je potrebné vybrať titánovú manžetu.

Rukáv by mal dosiahnuť rovník zuba a ísť do neho s určitým úsilím. Žíhané puzdro na razidlách špeciálnej zubnej nákovy dostáva údermi kladivom približný tvar budúcej korunky. A potom nasleduje opäť žíhanie. Pri úderoch kladivom dochádza k zmenám v štruktúre kovu, stáva sa pružnejším a nepoddajným ďalšiemu spracovaniu, to znamená, že vzniká kalenie, žíhaním sa obnovuje kryštálová mriežka kovu a kov sa stáva tvárnejším. Potom vezmú kocku, ktorá bola odhodená ako druhá, nasadia na ňu návlek a niekoľkými silnými a presnými údermi kladiva ju zatĺkajú do oloveného „vankúša“. Olovený vankúš - ingot z mäkkého olova rôznych veľkostí.

Je potrebné vraziť matricu s rukávom na úroveň rovníka koruny. Olovo pevne stláča kovovú objímku na matrici. Z olova sa vytiahne matrica s objímkou ​​a vyhodnotí sa kvalita predbežného razenia. Na rukáve by nemali byť žiadne vrásky ani praskliny. Konečné razenie sa vykonáva v lise, buď ručnom alebo mechanizovanom hydraulickom. Má to len jeden význam - na základni lisu je kyveta naplnená nevulkanizovanou gumou. Matrica sa vloží do kyvety do gumy a lisovacia tyč silou nepokrúteného zotrvačníka alebo hydrauliky tlačí na gumu, ktorá prenáša tlak na manžetu, ktorá je zase pevne pritlačená na kovovú matricu pod tlakom.

Treba si uvedomiť, že studený titán sa razí mimoriadne ťažko. Počas deformácie za tepla a najmä pri teplotách 900 °C a vyšších, keď sa vyvíjajú procesy mäknutia, majú titán a zliatiny titánu dosť vysokú ťažnosť. Zo zliatin titánu sa kovaním a lisovaním za tepla vyrábajú geometricky zložité výrobky, medzi ktoré patria zuby.

Ťažnosť titánu a titánových zliatin prudko klesá v prítomnosti alfa vrstvy na povrchu. Rafinovaná vrstva je pevným roztokom kyslíka v titáne. Kov s vrstvou alfa je počas kovania a lisovania za tepla mimoriadne citlivý na zmenu stavu napätia-deformácie so zvýšením napätí a pretvorení v ťahu. Pretože ťahové napätia a deformácie pôsobia takmer pri všetkých metódach kovania a razenia, malo by sa zabrániť vytvoreniu alfa vrstvy počas zahrievania pri obrábaní titánu a titánových zliatin za tepla. To sa dosiahne ohrevom na kovanie a razenie vo vykurovacích peciach s neutrálnou alebo neoxidačnou atmosférou. Najvhodnejším médiom na ohrev titánu a titánových zliatin je argón.

2.2.Vstrekovacia metóda

Vysoká reaktivita titánu, vysoký bod topenia vyžaduje špeciálny odlievací stroj a zatavovací materiál. V súčasnosti je na trhu známych niekoľko systémov, ktoré umožňujú odlievanie titánu.

Ako príklad môžeme uviesť odlievacie zariadenia Autocast, ktoré sú založené na princípe tavenia titánu v ochrannej atmosfére argónu na medenom tégliku pomocou voltaického oblúka, rovnakým spôsobom sa v priemysle leguje titánová huba na získanie čistého titán. Kov sa naleje do kyvety pomocou podtlaku v odlievacej komore a zvýšeného tlaku argónu v taviacej komore - pri prevrátení téglika.

Vzhľad a princíp fungovania inštalácie je znázornený na obrázku 3.

Obr.3.

Na začiatku procesu sa taviaca (horná) aj odlievacia (spodná) komora prepláchnu argónom, potom sa z oboch komôr evakuuje zmes vzduchu a argónu, potom sa taviaca komora naplní argónom a vytvorí sa vákuum. vytvorené v zlievarni. Zapne sa elektrický oblúk a začne sa proces tavenia titánu. Po uplynutí určitého času sa taviaci téglik prudko prevráti a kov sa nasaje do vákuovej formy, k naplneniu formy ním prispieva aj jeho vlastná hmotnosť, ale aj zvyšujúci sa tlak argónu v tomto mieste. Tento princíp umožňuje získať dobré, husté odliatky z čistého titánu.

Ďalšou zložkou odlievacieho systému je zatavovací materiál. Pretože reaktivita titánu v roztavenom stave je veľmi vysoká, vyžaduje si špeciálne zatmelovacie hmoty, ktoré sú vyrobené na báze oxidov hliníka a horčíka, čo zase umožňuje znížiť reakčnú vrstvu titánu na minimum.

Správne vytvorenie vtokového systému, ako aj správne umiestnenie v priekope, zohráva obrovskú úlohu a vykonáva sa prísne podľa pravidiel navrhnutých výrobcom zlievarenských zariadení. Pre korunky a mostíky je povolený len špeciálny odlievací kužeľ, ktorý umožňuje optimálne vedenie kovu smerom k odlievanému predmetu. Výška vtokového kanála od kužeľa po podávací nosník je 10 mm s priemerom 4–5 mm. Priemer podávacieho nosníka je 4 mm.

Podvodné vtokové kanály k odlievanému predmetu majú veľkosť 3 mm v priemere a nie viac ako 3 mm na výšku. Veľmi dôležité: podvodné kanály by nemali byť umiestnené oproti kanálu vstupnej brány (obr. 4), inak je veľmi vysoká možnosť plynových pórov.

Obr.4.

Všetky spoje musia byť veľmi hladké, bez ostrých rohov atď. aby sa minimalizovali turbulencie, ktoré vznikajú pri odlievaní kovu, čo vedie k tvorbe plynových pórov. Vtokový systém pre sponové protézy a najmä pre liate bázy pre kompletné snímateľné náhrady je tiež odlišný od systémov vtokových kanálov, ktoré používame na odlievanie sponových protéz zo zliatin chrómu a kobaltu.

Pre dentálne aplikácie má veľký význam prechod titánu pri teplote 882,5 °C z jedného kryštalického stavu do druhého. Titán prechádza pri tejto teplote z α-titánu so šesťhrannou kryštálovou mriežkou na β-titán s kubickou. Znamená to nielen zmenu jeho fyzických parametrov, ale aj zvýšenie jeho objemu o 17 %.

Z tohto dôvodu je potrebné použiť aj špeciálnu keramiku, ktorej teplota výpalu musí byť pod 880 °C.

Titán má veľmi silnú tendenciu pri izbovej teplote so vzdušným kyslíkom okamžite vytvárať tenkú ochrannú oxidovú vrstvu, ktorá ho v budúcnosti chráni pred koróziou a spôsobuje dobrú toleranciu titánu telom. Ide o takzvanú pasívnu vrstvu.

Pasívna vrstva má schopnosť sa sama regenerovať. Táto vrstva musí byť v rôznych fázach práce s titánom zaručená. Po opieskovaní, pred čistením konštrukcie parou, je potrebné nechať konštrukciu aspoň 5 minút pasivovať. Čerstvo vyleštená protéza musí byť pasivovaná aspoň 10-15 minút, inak nie je zaručený dobrý lesk hotového diela.

2.3 Super plastový výlisok

Už 15 rokov sa odlievanie titánových zubných protéz propaguje v Japonsku, USA a Nemecku a nedávno aj v Rusku. Vyvinuté rôzne druhy zariadenia na odstredivé alebo vákuové liatie, RTG kontrola kvality odliatkov, špeciálne žiaruvzdorné materiály.

Vyššie uvedené metódy sú technologicky veľmi zložité a drahé. Cestou z tejto situácie môže byť superplastické tvarovanie. Podstata superplasticity spočíva v tom, že pri určitej teplote sa kov s ultrajemným zrnom správa ako zahriata živica, to znamená, že sa môže pôsobením veľmi malých zaťažení predĺžiť o stovky a tisíce percent, čo umožňuje na výrobu tenkostenných častí zložitého tvaru z plechu zliatiny titánu. Tento jav a proces spočíva v tom, že superplastický plechový polotovar je pritlačený k matrici a pod vplyvom malého tlaku plynu (maximálne 7–8 atm.) sa superplasticky deformuje, pričom nadobúda veľmi presný tvar matrice. dutiny v jednej operácii.

Uvažujme o aplikácii metódy sférického tvarovania plastov na príklade výroby snímateľnej platňovej protézy. Zubná protéza vyrobená superplastickým lisovaním má významné výhody. Hlavnými sú ľahkosť (nízka hmotnosť) v porovnaní s protézami vyrobenými zo zliatin kobalt-chróm alebo nikel-chróm, ako aj vysoká odolnosť proti korózii a pevnosť. Dostatočná jednoduchosť výroby protézy ju robí nevyhnutnou pre sériovú výrobu v ortopedickej stomatológii.

Počiatočné klinické štádiá výroby kompletnej snímateľnej protézy s titánovým základom sa nelíšia od tradičných pri výrobe plastových protéz. Ide o klinické vyšetrenie pacientov, získanie anatomických odliatkov, zhotovenie individuálnej lyžice, získanie funkčného odliatku, zhotovenie funkčného vysokopevnostného modelu zo supersadry.

Model vyrobený zo supersadry s alveolárnym hrebeňom predizolovaným sponovým voskom je duplikovaný do žiaruvzdornej hmoty. Žiaruvzdorné modely sú umiestnené v kovovej klietke z tepelne odolná zliatina, ktorá má špeciálne výrezy, ktorých veľkosť a tvar umožňuje umiestniť do nej model hornej čeľuste akéhokoľvek pacienta.

Na keramických modeloch je umiestnený plech z titánovej zliatiny s hrúbkou 1 mm. Plechový polotovar je upnutý medzi dve polovice formy. Polformy tvoria hermetickú komoru rozdelenú plechom na dve časti, z ktorých každá má komunikačný kanál s plynovým systémom a je možné ich nezávisle od seba buď odsať alebo naplniť inertným plynom pod určitým tlakom (obr. 5). .

Obr.5.

Utesnené polovice formy sa zahrejú a vytvorí sa tlakový rozdiel. Pod plechom sa vytvorí vákuum (vákuum) 0,7-7,0 Pa. Plát z titánovej zliatiny je ohnutý smerom k vákuovej poloforme a „fúkaný“ do keramického modelu v nej umiestneného, ​​pričom lícuje s jej reliéfom. Počas tohto obdobia sa tlak udržiava podľa určitého programu. Na konci tohto programu sa polovice formy ochladia.

Potom sa tlak v oboch polovičných formách vyrovná na normál a obrobok sa vyberie z formy. Základy požadovaného profilu sa narežú pozdĺž obrysu napr. laserovým lúčom, na brúsnom kotúči sa obrúsi hrana, odstráni sa okují, brúsnym kotúčom sa v sedlovitej časti základne narežú zádržné pásiky, aby sa uprostred alveolárneho procesu a elektrolyticky leštené podľa vyvinutej metódy.

Plastový obmedzovač je vytvorený na rôznych úrovniach titánovej základne od palatinálneho a ústneho povrchu pod vrcholom alveolárneho hrebeňa o 3-4 mm chemickým frézovaním. Chemické mletie sa tiež vykonáva pozdĺž línie "A", aby sa vytvorila retenčná oblasť pri upevňovaní základnej živice. Prítomnosť plastu pozdĺž línie "A" je nevyhnutná pre možnosť ďalšej korekcie chlopňovej zóny.

Na klinike lekár určuje centrálny pomer čeľustí pomocou tradičných metód. Nastavenie zubov a montáž v ústnej dutine sa nelíši od podobných operácií pri výrobe jednoduchých snímateľných protéz. Ďalej sa v laboratóriu vosk nahradí plastom a vyleští. Tým je zhotovenie snímateľnej protézy s titánovou základňou ukončené (obr. 6).

Obr.6.

Na superplastické tvarovanie v Rusku sa často používa domáca technológia, domáca inštalácia (pôvodná ruská patentovaná inštalácia a technika) a domáce plechové prírezy z domácej zliatiny VT 14.

S určitosťou možno konštatovať, že superplastické tvarovanie titánových zliatin má výborné predpoklady pre ďalší rozvoj, od r. spája vysokú odolnosť, bioinertnosť a estetiku.

2.4. Počítačové frézovanie (CAD/CAM)

CAD/CAM je skratka, ktorá znamená computer-aided design/drafting a computer-aided production, čo sa doslovne prekladá ako „počítačom podporovaný dizajn a výrobná asistencia“. Z hľadiska významu ide o automatizáciu výroby a počítačom podporované konštrukčné a vývojové systémy.

S rozvojom techniky sa vyvinula aj ortopedická stomatológia od doby bronzového muža, kedy sa umelé zuby viazali zlatým drôtom na susedné zuby, až po moderný človek ktorá využíva technológiu CAD/CAM. V čase nástupu CAD / CAM je technológia zbavená všetkých nevýhod obsiahnutých v technológiách odlievania, ako je zmršťovanie, deformácia, a to aj pri extrakcii liatych koruniek, mostíkov alebo ich rámov. Nehrozí žiadne porušenie technológie, napríklad prehriatie kovu pri odlievaní alebo opätovné použitie vtokov, čo vedie k zmene zloženia zliatiny. Nedochádza k zmršťovaniu rámu po nanesení keramickej dyhy, možnej deformácii pri odstraňovaní voskových uzáverov zo sadrového modelu, pórom a škrupinkám pri odlievaní, nevyliatym miestam a pod. Hlavnou nevýhodou technológie CAD/CAM je jej vysoká cena, ktorá neumožňuje široké zavedenie tejto technológie do ortopedickej stomatológie. Aj keď, spravodlivo, treba poznamenať, že takmer každý rok sa objavuje čoraz viac lacných inštalácií. Pôvodnou technológiou CAD/CAM bol počítač s potrebným softvérom, ktorý vyrobil trojrozmerné modelovanie fixnej ​​protézy s následným počítačovým frézovaním s presnosťou 0,8 mikrónu z pevného kovového alebo keramického bloku. Obrázok 7 ukazuje moderné nastavenie CAD/CAM.

Obr.7.

Pomocou CAD/CAM môžete vyrábať:

• jednotlivé korunky a mostíky malej a veľkej dĺžky;
• teleskopické korunky;
• jednotlivé podpery pre implantáty;
• znovu vytvoriť úplný anatomický tvar pre modely lisovacej keramiky aplikovanej na rám (prelis);
• vytvorte plné profilové dočasné korunky a rôzne modely odlievania.

Ak v súčasnosti považujeme CAD/CAM za stroj na spracovanie zliatin titánu, tak sa výroba jednotlivých pilierov veľmi rozšírila (vzhľadom na relatívne nízke náklady). Vzhľad takýchto podpier je znázornený na obrázku 8.

Obr.8.

Nižšie je uvedený príklad pracovného postupu zubného technika pomocou nastavenia CAD/CAM. Je celkom všestranný. A ak hovoríme priamo o titáne, potom tento algoritmus bude približne rovnaký.

Popis práce s využitím moderných CAD / CAM technológií:

Krok 1: Obsadenie. Sadrový model. Získanie odtlačku ústnej dutiny sa vykonáva rovnakým spôsobom ako s tradičné metódy protetika. Z výsledného odliatku sa vyrába sadrový modelčeľusť pacienta.

Krok 2: Skenovanie. Hlavným cieľom tohto kroku je získanie digitálnych dát, na základe ktorých budú postavené elektronické trojrozmerné modely požadovaných produktov (korunky, protézy, mostíky a pod.). Digitalizované dáta sú uložené vo formáte STL. Výsledkom skenovania a základom práce je trojrozmerný počítačový geometrický model (vo forme súboru STL) oblasti ústnej dutiny, kde sa plánuje inštalácia zubnej náhrady. Nobelov skener je znázornený na obrázku 9.

Obr.9.

Krok 3: Trojrozmerné modelovanie (3D). Súbor STL získaný v kroku 2 sa importuje do systému CAD. Je určený na vytváranie počítačových modelov koruniek, protéz, mostíkov atď. s ich následným prevodom do CAM systému na programové spracovanie na CNC stroji. Systém bol navrhnutý špeciálne pre technikov, používa vhodnú terminológiu a užívateľsky prívetivé intuitívne rozhranie. Program je určený pre používateľov, ktorí nemajú skúsenosti s používaním CAD systémov.

V tomto kroku musí zubný technik vybrať z databázy najvhodnejší zub a doladiť ho nástrojmi do požadovaného tvaru. Dodávaná databáza obsahuje model koruniek pre každý zub. Úprava geometrie využíva intuitívne funkcie sochárstva. Počas procesu modelovania je možné zmenšiť mierku počítačového modelu, aby sa kompenzovalo zmršťovanie pri spekaní a aby sa čo najviac získala koruna. presné rozmery. Ako príklad je na obrázku 10 znázornené softvérové ​​rozhranie, na ktorom bol modelovaný prispôsobený abutment.

Obr.10.

Krok 4: Programovanie spracovania. Po vypracovaní geometrie výrobkov v systéme sa získané dáta prenesú do CAM systému. Je určený na programovanie spracovania výrobkov na CNC strojoch. V CAM systéme sa generujú dráhy obrábania, ktoré sa pomocou postprocesora prekladajú do „jazyka“ zrozumiteľného stroju – do riadiaceho programu. Tento program je určený pre neskúsených používateľov, ktorí nemajú skúsenosti s CAM systémami a CNC programovaním.

Krok 5: Spracovanie protéz na CNC stroji. Výsledné riadiace programy sa posielajú do CNC stroja. Obrázok 11 nižšie zobrazuje príklad frézovacieho procesu pre tri abutmenty na aplikáciu a dve tyče pre protézy.

Obr.11.

2.5.3D tlač (CAD/CAM)

Vďaka ďalšiemu vývoju technológie CAD / CAM bolo počítačové frézovanie nahradené technológiou 3D tlače, čo umožnilo znížiť náklady a umožnilo vyrábať predmety akéhokoľvek tvaru a zložitosti, ktoré predtým nedokázal vyrobiť nikto z firiem. existujúcich technológií. Napríklad vďaka 3D tlači je možné vyrobiť pevný dutý predmet s ľubovoľným tvarom vnútorného povrchu. Vo vzťahu k ortopedickej stomatológii je možné vyrobiť duté teleso protézy, ktoré umožní bez zníženia pevnosti konštrukcie znížiť jej hmotnosť.

3D tlačiarne v zubnom lekárstve navyše zaručujú zrýchlenie objemov výroby a presnosť hotových výrobkov. 3D tlačiarne, ale aj počítačové frézky (CNC), odbremenia zubných technikov od časovo veľmi náročného procesu pri ich práci – ručného modelovania protéz, koruniek a iných produktov. Obrázok 12 zobrazuje 3D tlačiareň X350pro od nemeckej spoločnosti RepRap.

Obr.12.

CAD technológia v 3D tlači sa nelíši od CAD technológie v počítačovom frézovaní a je podrobne popísaná v predchádzajúcej kapitole.

Princíp procesu spočíva v tom, že vrstva kovového prášku s mikroskopickou hrúbkou sa nanesie na substrát. Potom nasleduje spekanie, či skôr mikrozváranie, laserom vo vákuu mikroskopických kovových zŕn v potrebných úsekoch vrstvy. Zváranie je proces premeny prášku na pevný materiál pomocou vysokej teploty, ale bez roztavenia samotného materiálu. Potom sa na vrch nanesie ďalšia vrstva kovového prášku a mikrozrnká kovu sa laserom mikrozvaria nielen medzi sebou, ale aj so spodnou vrstvou.

Jedinečný tvar každého zuba je ťažké presne vyjadriť pomocou ručnej výroby. Zubné 3D tlačiarne však robia komplikované a zastarané výrobné metódy nepotrebnými. Vďaka najnovšie technológie a väčšina moderné materiály hotové výrobky sa získavajú niekoľkokrát rýchlejšie ako predtým.

Výhody 3D tlače v dentálnej oblasti:

• možnosť výroby výrobkov s dutými vnútornými profilmi, ktoré nie je možné vykonať frézovaním;
• výrazné zrýchlenie výroby potrebných produktov;
• zvýšenie objemu výroby bez dodatočného personálu;
• možnosť opätovného použitia materiálu po vyčistení, čo znižuje odpad z výroby takmer na nulu.

2.6 Závery k druhej kapitole.

Zo všetkého vyššie uvedeného možno vyvodiť určité závery. Titán je známy už od staroveku, ale nenašiel uplatnenie v zubnom lekárstve kvôli tomu, že dlho neexistovali technológie na jeho spracovanie. Postupom času sa situácia začala meniť a titán sa dnes spracováva viacerými spôsobmi bez toho, aby bola narušená estetika finálnych náhrad.

Od nástupu titánu v zubnom lekárstve až po súčasnosť sa objavilo mnoho spôsobov jeho spracovania. Všetky majú svoje nevýhody aj výhody. Takáto rozmanitosť je samozrejme nespornou výhodou titánu, pretože každé laboratórium a zvlášť každý zubný technik si môže vybrať presne ten spôsob práce s titánom, ktorý je v závislosti od úloh vhodnejší.

Po analýze literatúry sme zistili, že zo všetkých existujúcich alebo známych metód spracovania titánu v zubnom lekárstve je najsľubnejšou a najlepšou metódou titánová 3D tlač, keďže práve táto metóda má najväčšie množstvo výhod a prakticky žiadne nevýhody.

Záver

Zo všetkých vyššie analyzovaných materiálov možno vyvodiť iba jeden záver: titán priniesol nové nápady a výrazne urýchlil mnohé operácie. Napriek svojej viac ako skromnej histórii sa titán stal popredným materiálom v zubnom lekárstve. Zliatiny titánu majú takmer všetky vlastnosti potrebné v ortopedickej stomatológii, a to: bioenergiu, pevnosť, tvrdosť, tuhosť, trvanlivosť, odolnosť proti korózii, nízku špecifickú hmotnosť. Napriek mnohým vlastnostiam, ktoré sú pre stomatológiu nevyhnutné, sa však titán dá spracovať mnohými spôsobmi bez straty kvality hotových výrobkov. K dnešnému dňu už máme všetky potrebné nástroje a zariadenia na kvalitné spracovanie titánových zliatin.

Po analýze všetkých metód výroby titánových produktov môžeme konštatovať, že najprogresívnejšou metódou je 3D tlač. Oproti iným metódam má viacero výhod, napríklad jednoduchosť samotného procesu. Na rozdiel od razenia titánu má 3D tlač takmer dokonalú presnosť. Technológia počítačového frézovania tiež poskytuje vysokú presnosť, ale na rozdiel od 3D tlače nedokáže reprodukovať duté vnútorné časti produktu. A okrem toho je 3D tlač veľmi ekonomická, pretože prakticky nevzniká odpad z výroby a zvyšný materiál použitý pri tlači je možné po vyčistení znova použiť. Metóda vstrekovania a metóda plastickej deformácie si vyžaduje zložité technologické vybavenie. A presnosť výroby produktov sa stále nedá porovnávať s 3D tlačou.

Na záver môžeme konštatovať, že metóda 3D tlače je zďaleka najsľubnejšou, progresívnou a cenovo najefektívnejšou metódou práce s výrobkami zo zliatiny titánu v zubnom lekárstve.

Bibliografický zoznam

1. Časopis "Zubný technik". Titán - materiál pre modernú stomatológiu / Alexander Modestov © Medical Press LLC (č. 3 (38) 2003) 1997-2015
2. Yervandyan, A.G. CAD / CAM technológie v ortopedickej stomatológii [Elektronický zdroj] / Harutyun Geghamovich Yervandyan, 4. 10. 2015. – Režim prístupu: https://www.. – Hlava. z obrazovky.
3. Trezubov, V.N. Ortopedická stomatológia. Náuka o aplikovaných materiáloch / V.N. Trezubov, L.M. Mišnev, E.N. Zhulev. - M. : 2008. - 473 s.
4. sgma [Elektronický zdroj] "CAD / CAM-technológie: dobrá správa pre zubné laboratóriá" Režim prístupu: zadarmo, 26.04.2008. http://sgma.ucoz.ru/publ/3-1-0-21 – Hlava. z obrazovky
5. Miroňová M.L. Odnímateľné zubné protézy: tutoriál"- M.: "GEOTAR-Media" 2009.
6. Andryushchenko I.A., Ivanov E.A., Krasnoselsky I.A. "Nové zliatiny pre zubné protézy" // Aktuálne otázky ortopedickej stomatológie. M., 1968.
7. Kopeikin V.N., Efremova L.A., Ilyashenko V.M. "Využitie nových zliatin na klinike ortopedickej stomatológie" // Aktuálne otázky ortopedickej stomatológie, - M., 1968.
8. Bolton, W. Konštrukčné materiály: kovy, zliatiny, polyméry, keramika, kompozity. Moskva: Vydavateľstvo Dodeka-XXI, 2004.
9. Nurt R.V. preklad z angl. vyd. Pakhomova G.N. „Základy vedy o dentálnych materiáloch“. "KMK-Invest" 2004.
10. Titan [Elektronický zdroj]. Režim prístupu: zadarmo. http://chem100.ru/text.php?t=1926 - Hlava. z obrazovky.

Titán a tantal – „kompromisné“ kovy pre medicínu
Používanie rôznych kovových výrobkov v medicíne sa praktizovalo už od staroveku. Kombinácia takýchto užitočné vlastnosti kovy a ich zliatiny, ako pevnosť, trvanlivosť, pružnosť, plasticita, elasticita, nemá alternatívy, najmä pri výrobe ortopedických štruktúr, lekárskych nástrojov, zariadení na rýchlu fúziu zlomenín. A v posledných desaťročiach, vďaka objaveniu efektu „tvarovej pamäte“ a zavedeniu ďalších inovácií, sa kovy široko používajú aj v cievnej a neurochirurgii na výrobu šijacieho materiálu, sieťových stentov na rozšírenie žíl a tepien, veľkých endoprotéz. , v oftalmologickej a dentálnej implantológii.

Nie všetky kovy sú však vhodné na použitie v oblasti medicíny a hlavnými deštruktívnymi príčinami sú tu náchylnosť na koróziu a reakcie so živými tkanivami – faktory, ktoré majú devastujúce následky pre kov aj pre samotné telo.

Samozrejme, zlato a kovy platinovej skupiny (platina, irídium, osmium, paládium, ródium atď.) sú mimo konkurencie. Napriek tomu možnosť použitia drahých kovov na masové použitie prakticky chýba kvôli ich neúmerne vysokým nákladom a kombinácia užitočných vlastností, ktoré sú požadované v určitých špecifických klinických situáciách, nie je zďaleka vždy vlastná drahým kovom.

Významné miesto v tejto oblasti dodnes zaujímajú nehrdzavejúce ocele legované určitými prísadami na získanie požadovaných vlastností. Ale takéto kovové materiály, ktoré sú stokrát lacnejšie ako drahé kovy, účinne odolávajú korózii a iným agresívnym vplyvom, čo výrazne obmedzuje možnosť ich použitia pre množstvo medicínskych potrieb. Okrem toho je prekážkou pri uchytení výrobkov z nehrdzavejúcej ocele implantovaných do tela ich konflikt so živými tkanivami, čo spôsobuje vysoké riziko odmietnutie a iné komplikácie.

Určitým kompromisom medzi týmito dvoma pólmi sú kovy ako titán a tantal: pevné, tvárne, takmer nepodliehajú korózii, majú vysoká teplota topenie, a čo je najdôležitejšie - úplne neutrálne z biologického hľadiska, vďaka čomu sú telom vnímané ako vlastné tkanivo a prakticky nespôsobujú odmietnutie. Pokiaľ ide o náklady, pre titán nie sú vysoké, aj keď výrazne prevyšujú náklady na nehrdzavejúce ocele. Tantal, ktorý je pomerne vzácnym kovom, je viac ako desaťkrát drahší ako titán, ale v porovnaní s ním je stále oveľa lacnejší vzácne kovy. S podobnosťou väčšiny hlavných prevádzkových vlastností je v niektorých z nich stále horší ako titán, hoci v niektorých ho prevyšuje, čo v skutočnosti určuje relevantnosť aplikácie.

Práve z týchto dôvodov sa titán a tantal, často označované ako „lekárske kovy“, ako aj množstvo ich zliatin, široko používajú v mnohých medicínskych odvetviach. Odlišujú sa v množstve charakteristík, a teda sa navzájom dopĺňajú, odhaľujú moderná medicína skutočne neuveriteľné vyhliadky.

Nižšie si povieme podrobnejšie o jedinečných vlastnostiach titánu a tantalu, hlavných oblastiach ich použitia v medicíne, využití rôznych foriem výroby týchto kovov na výrobu nástrojov, ortopedických a chirurgických zariadení.

Titán a tantal - definícia, skutočné vlastnosti

Titán pre medicínu

Titán (Ti) - ľahký kov so strieborným odtieňom, ktorý vyzerá ako oceľ - je jedným z chemické prvky Periodická tabuľka sa umiestnila vo štvrtej skupine štvrté obdobie, atómové číslo 22 (obr. 1).

Obrázok 1. Titánový nuget.

Má atómovú hmotnosť 47,88 so špecifickou hustotou 4,52 g/cm3. Teplota topenia - 1669 ° C, teplota varu -3263 ° C. V priemyselných druhoch s vysokou stabilitou je štvormocný. Vyznačuje sa dobrou plasticitou a tvárnosťou.

Keďže je titán ľahký a má vysokú mechanickú pevnosť, dvojnásobnú ako Fe a šesťnásobok Al, má tiež nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, čo umožňuje jeho použitie v širokom rozsahu teplôt.

Titán sa vyznačuje nízkou tepelnou vodivosťou, štyrikrát nižšou ako má železo a viac ako rádovo nižšou ako hliník. Koeficient tepelnej rozťažnosti pri 20°C je relatívne malý, ale pri ďalšom zahrievaní sa zvyšuje.

Tento materiál sa tiež vyznačuje veľmi vysokým elektrickým odporom, ktorý sa v závislosti od prítomnosti cudzích prvkov môže meniť v rozsahu 42·11 -8 ... 80·11 -6 Ohm·cm.

Titán je paramagnetický kov s nízkou elektrickou vodivosťou. A hoci v paramagnetických kovoch sa magnetická susceptibilita spravidla pri zahrievaní znižuje, titán v tomto ohľade možno klasifikovať ako výnimku, pretože jeho magnetická susceptibilita sa naopak zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Vzhľadom na súhrn vyššie uvedených vlastností je titán ako surovina pre rôzne oblasti praktickej medicíny a medicínskych prístrojov absolútne nepostrádateľný. A predsa najcennejšou kvalitou titánu na použitie na tento účel je jeho najvyššia odolnosť voči korozívnym účinkom a v dôsledku toho hypoalergénnosť.

Za odolnosť proti korózii titán vďačí tomu, že pri teplotách do 530-560°C je kovový povrch pokrytý najsilnejším prírodným ochranným filmom oxidu TiO 2, ktorý je úplne neutrálny voči agresívnym chemickým a biologickým médiám. Z hľadiska odolnosti proti korózii je titán porovnateľný a dokonca lepší ako platina a platinové kovy. Predovšetkým je extrémne odolný voči acidobázickému prostrediu, nerozpúšťa sa ani v takom agresívnom „kokteile“, akým je aqua regia. Stačí povedať, že intenzita koróznej deštrukcie titánu v morskej vode, ktorá má chemické zloženie v mnohých ohľadoch podobné ľudskej lymfe, nepresahuje 0,00003 mm/rok alebo 0,03 mm za celé tisícročie!

Vďaka biologickej inertnosti titánových štruktúr k ľudskému telu nie sú počas implantácie odmietnuté a nevyvolávajú alergické reakcie, rýchlo sa pokrývajú muskuloskeletálnymi tkanivami, ktorých štruktúra zostáva konštantná počas celého nasledujúceho života.

Významnou výhodou titánu je jeho cenová dostupnosť, ktorá umožňuje jeho použitie v masovom meradle.

Druhy titánu a zliatiny titánu
Najžiadanejšie druhy titánu v medicíne sú technicky čisté VT1-0, VT1-00, VT1-00sv. Neobsahujú takmer žiadne nečistoty, ktorých množstvo je tak nepatrné, že sa pohybuje v medziach nulovej chyby. Takže trieda VT1-0 obsahuje asi 99,35-99,75% čistého kovu a triedy VT1-00 a VT1-00sv obsahujú 99,62-99,92% a 99,41-99,93%.

Medicína dodnes používa širokú škálu zliatin titánu, ktoré sa líšia chemickým zložením a mechanotechnologickými parametrami. Ako legujúce prísady sa v nich najčastejšie používajú Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn. Medzi najúčinnejšie stabilizátory patria Zr, Au a kovy skupiny platiny. So zavedením až 12 % Zr do titánu sa jeho odolnosť proti korózii rádovo zvyšuje. Najväčší účinok možno dosiahnuť pridaním malého množstva platinoidov Pt a Pd, Rh a Ru k titánu. Zavedenie len 0,25 % týchto prvkov do Ti umožňuje znížiť aktivitu jeho interakcie s vriacou koncentrovanou H 2 SO 4 a HCl o desiatky rádov.

Zliatina Ti-6Al-4V sa stala široko používanou v implantológii, ortopédii a chirurgii a svojimi prevádzkovými parametrami výrazne prekonala svojich „konkurentov“ na báze kobaltu a nehrdzavejúcich ocelí. Najmä modul pružnosti zliatin titánu je dvakrát nižší. Pre medicínske aplikácie (implantáty na osteosyntézu, kĺbové endoprotézy a pod.) je to veľká výhoda, pretože poskytuje vyššiu mechanickú kompatibilitu implantátu s hustými kostnými štruktúrami tela, v ktorých je modul pružnosti 5–20 GPa. Ešte nižšie ukazovatele v tomto ohľade (do 40 GPa a nižšie) sú charakteristické pre zliatiny titánu a nióbu, ktorých vývoj a implementácia sú obzvlášť dôležité. Pokrok však nezaháľa a tradičné Ti-6Al-4V dnes nahrádzajú nové medicínske zliatiny Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr a Ti-12Mo-6Zr, ktoré neobsahujú hliník a vanád - prvky, ktoré síce nevýznamne, no predsa toxický účinok na živé tkanivá.

V poslednej dobe sú v medicínskych potrebách čoraz viac žiadané biomechanicky kompatibilné implantáty, ktorých materiálom na výrobu je titánnikelid TiNi. Dôvodom rastúcej popularity tejto zliatiny je jej vlastný tzv. efekt tvarovej pamäte (SME). Jeho podstata spočíva v tom, že kontrolná vzorka, ktorá je deformovaná pri nízkych teplotách, je schopná neustále udržiavať novonadobudnutý tvar a pri následnom zahriatí obnoviť pôvodnú konfiguráciu, pričom vykazuje superelasticitu. Nikel-titánové štruktúry sú nenahraditeľné najmä pri liečbe poranení chrbtice a dystrofie pohybového aparátu.

Tantal na medicínu

Definícia a užitočné vlastnosti
Tantal (Ta, lat. Tantal) je ťažký žiaruvzdorný kov striebristo modrastého „olovnatého“ odtieňa, ktorý je spôsobený vrstvou oxidu Ta 2 O 5 pentoxidu, ktorý ho pokrýva. Je to jeden z chemických prvkov periodickej tabuľky, zaradený do sekundárnej podskupiny piatej skupiny šiestej periódy, atómové číslo 73 (obr. 2).

Obrázok 2. Kryštály tantalu.

Tantal má atómovú hmotnosť 180,94 s vysokou špecifickou hustotou 16,65 g/cm 3 pri 20 °C (pre porovnanie: špecifická hustota Fe je 7,87 g/cm 3, Pv je 11,34 g/cm 3 ). Teplota topenia je 3017 °C (iba W a Re sú žiaruvzdornejšie). 1669°C, bod varu - 5458°C. Tantal je charakterizovaný vlastnosťou paramagnetizmu: jeho špecifická magnetická susceptibilita pri izbovej teplote je 0,849·10 -6.

Tento konštrukčný materiál, ktorý kombinuje vysokú tvrdosť a ťažnosť, je vo svojej čistej forme vhodný na opracovanie akýmikoľvek prostriedkami (razenie, valcovanie, kovanie, preťahovanie, krútenie, rezanie atď.). Pri nízkych teplotách sa spracováva bez silného mechanického spevnenia, vystavenia deformačným účinkom (bod stlačenia 98,8 %) a bez potreby predbežného výpalu. Tantal nestráca plasticitu ani pri zmrazení na -198 °C.

Hodnota modulu pružnosti tantalu je 190 Gn/m 2 alebo 190 102 kgf/mm 2 pri 25 °C, vďaka čomu sa ľahko spracováva na drôt. Realizuje sa aj výroba najtenšieho tantalového plechu (hrúbka cca 0,039 mm) a iných konštrukčných polotovarov.

Akousi „dvojičkou“ Ta je Nb, vyznačujúca sa mnohými podobnými vlastnosťami.

Tantal sa vyznačuje mimoriadnou odolnosťou voči agresívnemu prostrediu. To je jedna z jeho najcennejších vlastností pre použitie v mnohých priemyselných odvetviach vrátane medicíny. Je odolný voči agresívnym anorganickým kyselinám ako HNO 3, H 2 SO 4, HCl, H 3 PO 4, ako aj organickým kyselinám akejkoľvek koncentrácie. V tomto parametri ho prekonávajú len ušľachtilé kovy a aj to nie vo všetkých prípadoch. Takže Ta na rozdiel od Au, Pt a mnohých iných drahých kovov "ignoruje" aj aqua regia HNO 3 + 3HCl. O niečo nižšia stabilita tantalu sa pozoruje vzhľadom na alkálie.

Vysoká korózna odolnosť Ta sa prejavuje aj vo vzťahu k vzdušnému kyslíku. Oxidačný proces začína až pri 285 °C: na kove sa vytvorí povrchový ochranný film oxidu tantaličného Ta 2 O 5 . Práve prítomnosť tohto filmu, jediného stabilného zo všetkých oxidov Ta, robí kov imúnnym voči agresívnym činidlám. Preto - taká charakteristika tantalu, obzvlášť cenná pre medicínu, ako vysoká biokompatibilita s ľudským telom, ktoré vníma tantalové štruktúry implantované do neho ako svoje vlastné tkanivo, bez odmietnutia. Na základe tejto najcennejšej kvality lekárske využitieŽe v takých oblastiach, ako je rekonštrukčná chirurgia, ortopédia, implantológia.

Tantal patrí medzi vzácne kovy: jeho zásoby v zemskej kôre sú približne 0,0002 %. To spôsobuje vysoké náklady na tento konštrukčný materiál. Preto je také rozšírené používanie tantalu vo forme tenkých vrstiev ochranných antikoróznych povlakov nanesených na základný kov, ktorý je mimochodom trikrát až štyrikrát väčší ako čistý žíhaný tantal.

Ešte častejšie sa tantal používa vo forme zliatin ako legovací prídavok k menej drahým kovom, aby výsledné zlúčeniny získali komplex potrebných fyzikálnych, mechanických a chemických vlastností. Oceľ, titán a iné zliatiny kovov s prídavkom tantalu sú veľmi žiadané v chemickom a medicínskom zariadení. Z nich sa praktizuje najmä výroba zvitkov, destilátorov, prevzdušňovačov, röntgenových zariadení, kontrolných prístrojov atď. V medicíne sa tantal a jeho zlúčeniny používajú aj na výrobu zariadení pre operačné sály.

Je pozoruhodné, že v mnohých oblastiach je tantal, ktorý je lacnejší, ale má mnoho primeraných výkonnostných charakteristík, schopný úspešne nahradiť drahé kovy skupiny platina-irídium.

Druhy a zliatiny tantalu
Hlavné druhy nelegovaného titánu s obsahom nečistôt v rámci štatistickej chyby sú:

• HDTV: Ta - 99,9 %, (Nb) - 0,2 %. Ostatné nečistoty ako (Ti), (Al), (Co), (Ni) sú obsiahnuté v tisícinách a desaťtisícinách percenta.
• HDTV 1: Chemické zloženie uvedenej triedy je 99,9 % Ta. Niób (Nb), ktorý je vždy prítomný v priemyselnom tantale, zodpovedá len 0,03 %.
• PM: Ta - 99,8 %. Nečistoty (nie viac ako%): Nb - 0,1%, Fe - 0,005%, Ti, H - 0,001% každý, Si - 0,003%, W + Mo, O - 0,015% každý, Co - 0,0001%, Ca - 0,002% , Na, Mg, Mn - po 0,0003 %, Ni, Zr, Sn - po 0,0005 %, Al - 0,0008 %, Cu, Cr - po 0,0006 %, C, N - po 0,01 %.
• T: Ta - 99,37 %, Nb - 0,5 %, W - 0,05 %, Mo - 0,03 %, (Fe) - 0,03 %; (Ti) - 0,01 %, (Si) - 0,005 %.

Vysoká tvrdosť Ta umožňuje na jej báze vyrábať konštrukčné tvrdé zliatiny, napríklad Ta s W (TV). Výmena zliatiny TiC za tantalový analóg TaC výrazne optimalizuje mechanické vlastnosti konštrukčného materiálu a rozširuje možnosti jeho aplikácie.

Relevantnosť aplikácie Ta na lekárske účely
Približne 5% tantalu vyrobeného na svete sa míňa na lekárske potreby. Napriek tomu nemožno význam jeho použitia v tomto odvetví preceňovať.

Ako už bolo uvedené, tantal je jedným z najlepších kovových bioinertných materiálov vďaka najtenšiemu, ale veľmi pevnému a chemicky odolnému filmu oxidu Ta 2 O 5 pentoxidu, ktorý sa na jeho povrchu samo vytvára. Vďaka vysokej adhézii, ktorá uľahčuje a urýchľuje proces fúzie implantátu so živým tkanivom, je nízke percento odmietnutia tantalových implantátov a absencia zápalových reakcií.

Z takých polotovarov tantalu, ako sú plechy, prúty, drôty a iné formy výroby, sa vyrábajú konštrukcie, ktoré sú žiadané v plastickej, kardio-, neuro- a osteochirurgii na šitie, spájanie fragmentov kostí, stentovanie a strihanie. nádob (obr. 3).

Obrázok 3. Tantalová upevňovacia štruktúra v ramennom kĺbe.

Použitie tenkých tantalových platničiek a sieťových štruktúr sa praktizuje v maxilofaciálnej chirurgii a na liečbu traumatických poranení mozgu. Vlákna tantalovej priadze nahrádzajú svalové a šľachové tkanivo. Použitie tantalu Chirurgovia používajú tantalové vlákno pri operáciách brucha, najmä na spevnenie stien brušnej dutiny. Tantalové sieťky sú nepostrádateľné v oblasti očnej protetiky. Najtenšie tantalové nite sa dokonca používajú na regeneráciu nervových kmeňov.

A, samozrejme, Ta a jej zlúčeniny sa spolu s Ti široko používajú v ortopédii a implantológii na výrobu kĺbových endoprotéz a zubnej protetiky.

Od začiatku nového tisícročia sa stáva čoraz populárnejšou inovatívna oblasť medicíny založená na princípe využívania statických elektrických polí na aktiváciu Ľudské telo požadované bioprocesy. Prítomnosť vysokých elektretových vlastností povlaku oxidu tantaličného Ta 2 O 5 bola vedecky dokázaná. Elektretové filmy hada z oxidu titaničitého sa rozšírili v cievnej chirurgii, endoprotézach a pri výrobe lekárskych nástrojov a zariadení.

Praktické využitie titánu a tantalu v špecifických odvetviach medicíny

Traumatológia: štruktúry pre fúziu zlomenín

V súčasnosti sa pre rýchlu fúziu zlomenín stále viac používa takáto technika. inovatívna technológia ako osteosyntéza kovu. Na zabezpečenie stabilnej polohy kostných fragmentov sa používajú rôzne fixačné štruktúry, vonkajšie aj vnútorné, implantované do tela. Predtým používané výrobky z ocele však vykazujú nízku účinnosť kvôli ich náchylnosti na koróziu pod vplyvom agresívneho prostredia tela a javu galvanizácie. V dôsledku toho dochádza k rýchlej deštrukcii samotných fixátorov a k rejekčnej reakcii, ktorá spôsobuje zápalové procesy na pozadí silnej bolesti v dôsledku aktívnej interakcie Fe iónov s fyziologickým prostredím svalovo-kostrových tkanív v elektrickom poli tela. .

Vyhnúť sa nežiaduce následky umožňuje výrobu titánových a tantalových fixatív-implantátov s vlastnosťou biokompatibility so živými tkanivami (obr. 4).

Obrázok 4. Titánové a tantalové konštrukcie pre osteosyntézu.

Podobné návrhy jednoduchých a zložitých konfigurácií môžu byť použité na dlhodobé alebo dokonca trvalé zavedenie do ľudského tela. Toto je obzvlášť dôležité pre starších pacientov, pretože to eliminuje potrebu chirurgického zákroku na odstránenie držiaka.

Endoprotetika

Implantované umelé mechanizmy chirurgicky do kostného tkaniva sa nazývajú endoprotézy. Najpoužívanejšia artroplastika kĺbov - bedrového kĺbu, ramena, lakťa, kolena, členku atď. Proces artroplastiky je vždy zložitá operácia, kedy sa odstráni časť kĺbu, ktorá nepodlieha prirodzenej obnove a následne sa nahradí endoprotézovým implantátom.

Na kovové komponenty endoprotéz sa kladie množstvo vážnych požiadaviek. Musia mať súčasne vlastnosti tuhosti, pevnosti, pružnosti, schopnosti vytvárať potrebnú povrchovú štruktúru, odolnosti voči koróznym účinkom tela, eliminovať riziko odmietnutia a ďalšie užitočné vlastnosti.

Na výrobu endoprotéz sa môžu použiť rôzne bioinertné kovy. Vedúce miesto medzi nimi zaujíma titán, tantal a ich zliatiny. Tieto odolné, pevné a ľahko spracovateľné materiály poskytujú účinnú osseointegráciu (kostné tkanivo ich vníma ako prirodzené tkanivá tela a nespôsobujú negatívne reakcie) a rýchle splynutie kostí, zaručujúce stabilitu protézy na dlhé obdobia desaťročí. Na obr. 5 ukazuje použitie titánu pri endoprotéze bedrového kĺbu.

Obrázok 5. Titánová náhrada bedrového kĺbu.

V artroplastike je ako alternatíva použitia celokovových konštrukcií široko využívaná metóda plazmového nástreku ochranných biokompatibilných povlakov na báze oxidov Ti a Ta na povrch nekovových komponentov protézy.

Čistý titán a jeho zliatiny. V oblasti endoprotetiky, široké uplatnenie ako čistý Ti (napr. CP-Ti s obsahom Ti 98,2-99,7 %), tak aj jeho zliatiny. Najbežnejším z nich je Ti-6AI-4V s vysoké sadzby pevnosť, charakterizovaná odolnosťou proti korózii a biologickou inertnosťou. Zliatina Ti-6A1-4V sa vyznačuje obzvlášť vysokou mechanickou pevnosťou, ktorá má torzno-axiálne charakteristiky extrémne blízke charakteristikám kosti.

K dnešnému dňu bolo vyvinutých množstvo moderných zliatin titánu. Chemické zloženie nióbových zliatin Ti-5AI-2,5Fe a Ti-6AI-17 teda neobsahuje toxický V, navyše sa vyznačujú nízkou hodnotou modulu pružnosti. A zliatina Ti-Ta30 sa vyznačuje prítomnosťou modulu tepelnej rozťažnosti porovnateľného s modulom kovokeramiky, ktorý určuje jej stabilitu pri dlhodobej interakcii s kovokeramickými zložkami implantátu.

Zliatiny tantal-zirkónium. Zliatiny Ta + Zr spájajú také dôležité vlastnosti pre endoprotetiku, ako je biokompatibilita s telesnými tkanivami založená na korózii a galvanickej odolnosti, povrchová tuhosť a trabekulárna (porézna) štruktúra kovový povrch. Vďaka vlastnosti trabekularity je možné výrazné zrýchlenie procesu osseointegrácie - rastu živého kostného tkaniva na kovovom povrchu implantátu.

Elastické endoprotézy z titánového drôteného pletiva. Vďaka vysokej plasticite a ľahkosti v modernej rekonštrukčnej chirurgii a iných medicínskych odvetviach sa aktívne využívajú inovatívne elastické endoprotézy vo forme najtenšej titánovej drôtenej siete. Odolná, pevná, elastická, odolná a bioinertná sieťovina je ideálnym materiálom pre endoprotézy mäkkých tkanív (obr. 6).

Obrázok 6. Sieťová endoprotéza zo zliatiny titánu na plastiku mäkkých tkanív.

"Web" už bol úspešne testovaný v takých oblastiach, ako je gynekológia, maxilofaciálna chirurgia a traumatológia. Sieťované titánové endoprotézy sú podľa odborníkov z hľadiska stability bezkonkurenčné s takmer nulovým rizikom vedľajších účinkov.

Zliatiny titán-nikel s medicínskou pamäťou tvaru

Dnes sa v rôznych oblastiach medicíny používajú zliatiny niklu titánu, ktoré majú tzv. s efektom tvarovej pamäte (SME). Tento materiál sa používa na endoprotézovú náhradu väzivovo-chrupavkového tkaniva ľudského muskuloskeletálneho systému.

Nikelid titánu (medzinárodný výraz nitinol) je intermetalický TiNi, ktorý sa získava legovaním Ti a Ni v rovnakých pomeroch. Najdôležitejšou charakteristikou zliatin niklu a titánu je vlastnosť superelasticity, na ktorej je založený EZF.

Podstata efektu spočíva v tom, že vzorka sa pri ochladzovaní v určitom teplotnom rozsahu ľahko deformuje a deformácia sa sama odstraňuje, keď teplota stúpne na počiatočnú hodnotu s výskytom superelastických vlastností. Inými slovami, ak je doska z nitinolovej zliatiny ohnutá pri nízkej teplote, potom v rovnakej teplotný režim zachová si svoju novú podobu tak dlho, ako bude chcieť. Stačí však zvýšiť teplotu na počiatočnú, tanier sa opäť narovná ako pružina a nadobudne svoj pôvodný tvar.

Príklady produktov lekárske účely z nitinolovej zliatiny sú znázornené na obrázkoch nižšie. 7, 8, 9, 10.

Obrázok 7. Sada titánových niklových implantátov pre traumatológiu (vo forme svoriek, svoriek, fixátorov atď.).

Obrázok 8. Sada titánových niklových implantátov na chirurgiu (vo forme svoriek, dilatátorov, chirurgických nástrojov).

Obrázok 9. Vzorky poréznych materiálov a titánových niklových implantátov pre vertebrológiu (vo forme endoprotéz, lamelových a cylindrických produktov).

Obrázok 10. Materiály niklu titánu a endoprotézy pre maxilofaciálnu chirurgiu a stomatológiu.

Okrem toho zliatiny niklu a titánu, ako väčšina produktov na báze titánu, sú bioinertné vďaka vysokej korózii a galvanickej odolnosti. Ide teda o ideálny materiál vo vzťahu k ľudskému telu na výrobu biomechanicky kompatibilných implantátov (BMCI).

Použitie Ti a Ta na výrobu cievnych stentov

Stenty (z anglického stent) - v medicíne sa nazývajú špeciálne, ktoré majú formu elastických sieťových valcových rámov, kovových štruktúr umiestnených vo veľkých cievach (žily a tepny), ako aj iných dutých orgánov (pažerák, črevá, žlčové cesty, atď.) na patologicky zúžených miestach s cieľom ich rozšírenia na požadované parametre a obnovenia priechodnosti.

Využitie metódy stentovania je najžiadanejšie v takej oblasti, akou je cievna chirurgia a najmä koronárna angioplastika (obr. 11).

Obrázok 11. Vzorky titánových a tantalových cievnych stentov.

Dodnes bolo vedecky vyvinutých a uvedených do praxe viac ako pol tisícky cievnych stentov. rôzne druhy a dizajnov. Líšia sa od seba zložením pôvodnej zliatiny, dĺžkou, konfiguráciou otvorov, typom povrchovej úpravy a ďalšími prevádzkovými parametrami.

Požiadavky na cievne stenty sú navrhnuté tak, aby zabezpečili ich bezchybnú funkčnosť, a preto sú rôznorodé a veľmi vysoké.

Tieto produkty musia byť:

• biokompatibilné s telesnými tkanivami;
• flexibilné;
• elastické;
• odolný;
• röntgenkontrastné atď.

Hlavnými materiálmi, ktoré sa dnes používajú pri výrobe kovových stentov, sú kompozície ušľachtilé kovy, ako aj Ta, Ti a jeho zliatiny (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinol), plne biointegrovateľné s telesnými tkanivami a spájajúce komplex všetkých ostatných potrebných fyzikálnych a mechanických vlastností.

Zošívanie kostí, ciev a nervových vlákien

Kmene periférnych nervov, poškodené v dôsledku rôznych mechanických poranení alebo komplikácií určitých chorôb, vyžadujú na obnovu vážny chirurgický zákrok. Situáciu zhoršuje fakt, že podobné patológie videné v kontexte traumy pridružené orgány ako sú kosti, cievy, svaly, šľachy atď. V tomto prípade je vyvinutý komplexný liečebný program s aplikáciou špecifických stehov. Ako surovina na výrobu šijacieho materiálu - nite, sponky, svorky atď. – titán, tantal a ich zliatiny sa používajú ako kovy, ktoré majú chemickú biokompatibilitu a celý komplex potrebných fyzikálnych a mechanických vlastností.

Nasledujúce obrázky znázorňujú príklady takýchto operácií.

Obrázok 12. Zošitie kosti titánovými sponkami.

Obrázok 13. Zošívanie zväzku nervových vlákien pomocou najjemnejších tantalových filamentov.

Obrázok 14. Šitie ciev pomocou tantalových sponiek.

V súčasnosti sa vyvíjajú stále pokročilejšie technológie neuro-osteo- a vazoplastiky, avšak titán-tantalové materiály na to používané naďalej držia dlaň pred všetkými ostatnými.

Plastická operácia

plastická operácia nazývané chirurgické odstránenie defektov v orgánoch s cieľom obnoviť ich ideálne anatomické proporcie. Často sa takéto rekonštrukcie vykonávajú pomocou rôznych kovových výrobkov implantovaných do tkanív vo forme dosiek, sietí, pružín atď.

Zvlášť indikatívna je v tomto ohľade kranioplastika - operácia na korekciu deformity lebky. V závislosti od indikácií v každej konkrétnej klinickej situácii môže byť kranioplastika vykonaná aplikáciou tuhých titánových platničiek alebo elastických tantalových sieťok na operovanú oblasť. V oboch prípadoch je povolené používať čisté kovy bez legujúcich prísad a ich bioinertné zliatiny. Príklady použitia kranioplastiky titánová doska a tantalové pletivo sú uvedené na obrázkoch nižšie.

Obrázok 15. Kranioplastika s použitím titánovej platničky.

Obrázok 16. Kranioplastika s tantalovou sieťkou.

Titánovo-tantalové štruktúry je možné použiť aj na kozmetickú obnovu tváre, hrudníka, zadku a mnohých ďalších orgánov.

Neurochirurgia (umiestnenie mikroklipsov)

Clipping (anglicky klip klip) je neurochirurgická operácia na cievach mozgu, ktorej cieľom je zastaviť krvácanie (najmä pri prasknutí aneuryzmy) alebo odstaviť zranených ľudí z krvného obehu. malé plavidlá. Podstata metódy strihania spočíva v tom, že na poškodené miesta sa navrstvia miniatúrne kovové sponky - sponky.

Dopyt po metóde clippingu, predovšetkým v neurochirurgickej oblasti, sa vysvetľuje nemožnosťou podviazania malých mozgových ciev tradičnými metódami.

Vzhľadom na rôznorodosť a špecifickosť vznikajúcich klinických situácií sa v neurochirurgickej praxi používa široká škála cievnych klipov, líšiacich sa špecifickým určením, spôsobom fixácie, rozmerovými a inými funkčnými parametrami (obr. 17).

Obrázok 17. Klipy na vypnutie mozgových aneuryziem.

Na fotografiách sa klipy zdajú veľké, ale v skutočnosti nie sú väčšie ako necht dieťaťa a sú inštalované pod mikroskopom (obr. 18).

Obrázok 18. Chirurgický zákrok na vystrihnutie aneuryzmy mozgovej cievy.

Na výrobu príchytiek sa spravidla používa plochý drôt z čistého titánu alebo tantalu, v niektorých prípadoch zo striebra. Takéto produkty sú absolútne inertné vzhľadom na dreň, bez toho, aby spôsobovali protireakciu.

Zubná ortopédia

Titán, tantal a ich zliatiny našli široké medicínske využitie v stomatológii, najmä v oblasti zubnej protetiky.

Ústna dutina je obzvlášť agresívne prostredie, ktoré negatívne ovplyvňuje kovové materiály. Aj také drahé kovy tradične používané v zubnej protetike, ako zlato a platina, v ústna dutina nemôže úplne odolať korózii a následnému odmietnutiu, nehovoriac o vysokej cene a veľkej hmotnosti, spôsobujúce nepohodlie u pacientov. Na druhej strane ľahké ortopedické konštrukcie vyrobené z akrylového plastu tiež neobstoja vážnej kritike pre svoju krehkosť. Skutočnou revolúciou v zubnom lekárstve bola výroba individuálnych koruniek, ako aj mostíkov a snímateľných protéz na báze titánu a tantalu. Tieto kovy, vzhľadom na ich vlastnú cenné vlastnosti ako biologická inertnosť a vysoká pevnosť pri relatívnej lacnosti úspešne konkuruje zlatu a platine, ba dokonca ich v mnohých parametroch prekonáva.

Veľmi obľúbené sú najmä lisované a masívne titánové korunky (obr. 19). A plazmou striekané korunky z nitridu titánu TiN sú vzhľadom a funkčnými vlastnosťami prakticky na nerozoznanie od zlata (obr. 19)

Obrázok 19. Pevná titánová korunka a korunka potiahnutá nitridom titánu.

Pokiaľ ide o protézy, môžu byť upevnené (most) na obnovenie niekoľkých v blízkosti stojace zuby alebo snímateľné, používa sa pri strate celého chrupu (úplný chrup čeľuste). Najbežnejšie protézy sú sponové (z nemčiny der Bogen "oblúk").

Sponová protéza sa priaznivo vyznačuje prítomnosťou kovového rámu, na ktorom je pripevnená základná časť (obr. 20).

Obrázok 20. Sponová protéza dolnej čeľuste.

Dnes sa zapínacia časť protézy a spony zvyčajne vyrábajú z čistého vysoko čistého lekárskeho titánu značky HDTV.

Skutočnou revolúciou v zubnom lekárstve bol neustále sa zvyšujúci dopyt po implantovaných protézach. Protetika na implantátoch je najspoľahlivejší spôsob upevnenia ortopedických štruktúr, ktoré v tomto prípade slúžia desiatky rokov alebo dokonca doživotne.

Zubný (zubný) implantát je dvojdielna konštrukcia slúžiaca ako opora pre korunky, ale aj mostíky a snímateľné náhrady, ktorej základnou časťou (samotný implantát) je kužeľovitý závitový kolík zaskrutkovaný priamo do čeľustnej kosti. Na hornej platforme implantátu je inštalovaný abutment, ktorý slúži na fixáciu korunky alebo protézy (obr. 21).

Obrázok 21 Zubný implantát Nobel Biocare vyrobený z čistého lekárskeho titánu triedy 4 (G4Ti).

Najčastejšie sa na výrobu skrutkovej časti implantátu používa čistý lekársky titán s povrchovým tantalovo-nióbovým povlakom, ktorý prispieva k aktivácii procesu osseointegrácie - fúzie kovu so živými tkanivami kostí a ďasien.

Niektorí výrobcovia však uprednostňujú výrobu nie dvojdielnych, ale jednodielnych implantátov, v ktorých skrutková časť a abutment nemajú samostatnú, ale monolitickú štruktúru. Zároveň napríklad nemecká firma Zimmer vyrába jednodielne implantáty z porézneho tantalu, ktorý má v porovnaní s titánom väčšiu flexibilitu a je uložený v kostnom tkanive s takmer nulovým rizikom komplikácií (obr. 22).

Obrázok 22 Jednodielne porézne tantalové zubné implantáty Zimmer.

Tantal je na rozdiel od titánu ťažší kov, takže porézna štruktúra výrazne odľahčuje výrobok bez toho, aby navyše spôsobovala potrebu dodatočného vonkajšieho nanášania osseointegračného povlaku.

Príklady implantačnej protetiky jednotlivých zubov (korunky) a inštalovaním snímateľných protéz na implantáty sú znázornené na obr. 23.

Obrázok 23. Príklady použitia titán-tantalových implantátov v zubnej protetike.

V súčasnosti sa popri existujúcich vyvíjajú stále nové a nové metódy protetiky na implantátoch, ktoré vykazujú vysokú účinnosť v rôznych klinických situáciách.

Výroba lekárskych nástrojov

Dnes vo svete klinickej praxi používajú sa stovky druhov rôznych chirurgických a endoskopických nástrojov a lekárskeho vybavenia, ktoré sa vyrábajú s použitím titánu a tantalu (GOST 19126-79 "Lekárske kovové nástroje. Všeobecné špecifikácie." Priaznivo sa porovnávajú s inými analógmi, pokiaľ ide o pevnosť, ťažnosť a odolnosť proti korózii, čo spôsobuje biologickú inertnosť .

Titánové lekárske nástroje sú takmer dvakrát ľahšie ako oceľové náprotivky, pričom sú pohodlnejšie a odolnejšie.

Obrázok 24. Chirurgické nástroje vyrobené na titán-tantalovej základni.

Hlavné medicínske odvetvia, v ktorých sú titán-tantalové nástroje najžiadanejšie, sú oftalmologické, zubné, otolaryngologické a chirurgické. Široký sortiment nástrojov zahŕňa stovky druhov špachtlí, klipov, dilatátorov, zrkadiel, svoriek, nožníc, klieští, skalpelov, sterilizátorov, trubičiek, dlát, pinzety, všetkých druhov platničiek.

Biochemické a fyzikálno-mechanické vlastnosti ľahkých titánových nástrojov sú obzvlášť cenné pre vojenskú poľnú chirurgiu a rôzne expedície. Tu sú absolútne nevyhnutné, pretože v extrémnych podmienkach je doslova každých 5 až 10 gramov nadbytočného nákladu významnou záťažou a odolnosť proti korózii a maximálna spoľahlivosť sú povinnými požiadavkami.

Titán, tantal a ich zliatiny vo forme monolitických výrobkov alebo tenkých ochranných povlakov sa aktívne používajú v lekárskych prístrojoch. Používajú sa pri výrobe liehovarov, čerpadiel na čerpanie agresívnych médií, sterilizátorov, komponentov anestéziologických a dýchacích prístrojov, najzložitejších zariadení na zdvojenie práce životne dôležitých orgánov ako sú „umelé srdce“, „umelé pľúca“, „umelé obličky“. ", atď.

Titánové hlavy ultrazvukových prístrojov majú najdlhšiu životnosť, napriek tomu, že analógy z iných materiálov sa aj pri nepravidelnom vystavení ultrazvukovým vibráciám rýchlo stávajú nepoužiteľnými.

Okrem vyššie uvedeného je možné poznamenať, že titán, podobne ako tantal, má na rozdiel od mnohých iných kovov schopnosť desorbovať („odpudzovať“) žiarenie rádioaktívnych izotopov, a preto sa aktívne používa pri výrobe rôznych ochranných zariadení a rádiologické zariadenie.

Záver

Vývoj a výroba zdravotníckych pomôcok je jednou z najintenzívnejšie sa rozvíjajúcich oblastí vedecko-technického pokroku. Začiatkom tretieho tisícročia sa lekárska veda a technika stali jednou z hlavných hnacích síl modernej svetovej civilizácie.

Význam kovov v ľudskom živote neustále rastie. Na pozadí intenzívneho rozvoja vedy o materiáloch a praktickej metalurgie prebiehajú revolučné zmeny. A teraz, v posledných desaťročiach, také priemyselné kovy ako titán a tantal boli vyzdvihnuté „na štíte histórie“, ktoré možno so všetkými správnymi dôvodmi nazvať konštrukčnými materiálmi nového tisícročia.

Význam titánu v modernej medicíne nemožno preceňovať. Napriek pomerne krátkej histórii používania v praktické účely sa stal jedným z popredných materiálov v mnohých medicínskych odvetviach. Titán a jeho zliatiny majú na to súhrn všetkých potrebných vlastností: odolnosť proti korózii (a v dôsledku toho bioinertnosť), ako aj ľahkosť, pevnosť, tvrdosť, tuhosť, trvanlivosť, galvanickú neutralitu atď.

Nie je horší ako titán z hľadiska praktického významu a tantalu. Pri všeobecnej podobnosti väčšiny úžitkových vlastností sú v niektorých kvalitách podradné a v niektorých nadradené. Preto je ťažké a sotva rozumné objektívne posúdiť prioritu niektorého z týchto kovov pre medicínu: skôr sa organicky dopĺňajú, než by si navzájom odporovali. Stačí povedať, že medicínske štruktúry na báze titán-tantalových zliatin, ktoré spájajú všetky výhody Ti a Ta, sa aktívne vyvíjajú a využívajú v praxi. A nie je ani zďaleka náhoda, že v posledných rokoch sa čoraz častejšie objavujú úspešné pokusy o vytvorenie plnohodnotných umelých orgánov implantovaných priamo do ľudského tela z titánu, tantalu a ich zlúčenín. Blíži sa doba, kedy sa povedzme pojmy „titánové srdce“ či „tantalové nervy“ sebavedome presunú z kategórie rečníckych figúrok do čisto praktickej roviny.