Diş hekimliğinde tercih edilen titanyum sınıfları. küçük konsantrasyonlarda asitlere ve alkalilere karşı biyolojik kayıtsızlık ve korozyon önleyici direnç

Titanyum alaşımları yüksek teknolojik ve fiziksel-mekanik özelliklere ve ayrıca toksikolojik inertliğe sahiptir. Titanyum levha kalitesi VT-100, damgalı kronlar (kalınlık 0,14-0,28 mm), çıkarılabilir protezlerin damgalı tabanları (0,35-0,4 mm), titanyum seramik protezlerin çerçeveleri, çeşitli tasarımlardaki implantlar için kullanılır. Titanyum VT-6 da implantasyon için kullanılır.

Döküm kuronlar, köprüler, kemerli (tokalı) çerçeveler, splint protezler ve döküm metal tabanlar oluşturmak için kullanılır. dökme titanyum VT-5L. Titanyum alaşımının erime noktası 1640°C'dir.

Yabancı uzmanlık literatüründe şöyle bir bakış açısı vardır: titanyum ve alaşımları altına alternatif olarak hareket ediyor. Titanyum havaya maruz kaldığında ince bir inert oksit tabakası oluşturur. Diğer avantajları arasında düşük ısı iletkenliği ve kompozit simanlar ve porselen ile bağlanma yeteneği yer alır. Dezavantajı, döküm elde etmenin zorluğudur (saf titanyum 1668 ° C'de erir ve geleneksel kalıplama bileşikleri ve oksijenle kolayca reaksiyona girer). Bu nedenle oksijensiz ortamda özel cihazlarda dökümü ve lehimlenmesi gerekmektedir. Geleneksel yöntemle dökülebilen titanyum ve nikel alaşımları geliştirilmektedir (böyle bir alaşım çok az nikel iyonu açığa çıkarır ve porselene iyi yapışır). CAD/CAM teknolojisini (bilgisayar destekli modelleme/bilgisayar destekli frezeleme) kullanarak sabit protezler (öncelikle kuronlar ve köprüler) oluşturmanın yeni yöntemleri, tüm döküm sorunlarını anında ortadan kaldırır. Yerli bilim adamları tarafından da bazı başarılar elde edildi.

0,3-0,7 mm kalınlığında ince tabaka titanyum tabanlı çıkarılabilir protezler, diğer malzemelerden yapılmış tabanlı protezlere göre aşağıdaki ana avantajlara sahiptir:

Diğer alaşımlardan yapılmış metal bazların bir parçası olan nikel ve kroma karşı alerjik reaksiyon olasılığını tamamen ortadan kaldıran ağız dokularına karşı mutlak inertlik; - plastik bazlara özgü toksik, ısı yalıtımı ve alerjik etkilerin tamamen yokluğu; - titanyumun yüksek özgül mukavemeti nedeniyle yeterli taban sertliğine sahip küçük kalınlık ve ağırlık; - yüksek doğruluk diğer metallerden yapılmış plastik ve döküm tabanlar için ulaşılamayan protez yatağın kabartmasının en küçük detaylarının çoğaltılması; - hastanın proteze adaptasyonunda belirgin rahatlama; - iyi bir diksiyonun ve yemeğin tadı algısının sürdürülmesi.

Diş hekimliğinde implant malzemesi olarak gözenekli titanyum ve şekil hafızalı titanyum nikelür kullanılmaktadır. Yöntemin yazarlarına göre, metal protezlerin titanyum nitrür ile kaplanmasının diş hekimliğinde yaygınlaştığı, çeliğe ve CHS'ye altın rengi verdiği ve lehimleme hattını izole ettiği bir dönem vardı. Ancak bu teknik aşağıdaki nedenlerden dolayı yaygın olarak kullanılmamaktadır:

1) sabit protezlerin titanyum nitrür kaplaması eski teknolojiye, yani damgalama ve lehimlemeye dayanmaktadır;

2) titanyum nitrür kaplamalı protezler kullanılırken eski protez teknolojisi kullanılır, böylece ortopedi diş hekimlerinin nitelikleri artmaz, 50'li yıllar seviyesinde kalır;

3) titanyum nitrür kaplamalı protezler estetik değildir ve nüfusun belirli bir kısmının kötü zevkine göre tasarlanmıştır. Bizim görevimiz dişlerdeki kusuru vurgulamak değil, onu gizlemektir. Bu açıdan bakıldığında bu protezler kabul edilemez. Altın alaşımlarının estetik dezavantajları da vardır. Ancak ortopedi diş hekimlerinin altın alaşımlarına olan bağlılıkları renkleriyle değil, üretilebilirlikleri ve ağız sıvısına karşı yüksek dirençleriyle açıklanmaktadır;

4) klinik gözlemler titanyum nitrür kaplamanın soyulduğunu, yani bu kaplamanın diğer bimetallerle aynı kaderi paylaştığını gösterdi;

5) Hastalarımızın entelektüel seviyesinin önemli ölçüde arttığını ve aynı zamanda protezin görünümüne yönelik gereksinimlerin de arttığını unutmamak gerekir. Bu, bazı ortopedistlerin altın alaşımlı bir vekil bulma çabalarına aykırıdır;

6) teklifin ortaya çıkmasının nedenleri - sabit protezlerin titanyum nitrür ile kaplanması - bir yandan ortopedik diş hekimliğinin malzeme ve teknik temelinin geriliği, diğer yandan bazılarının mesleki kültürünün yetersiz seviyesidir. diş hekimleri.

Buna büyük miktarda toksik eklenebilir alerjik reaksiyonlar sabit protezlerin titanyum nitrür kaplaması üzerinde hastaların vücutları.

Çok sayıda temel ve uygulamalı çalışma şunu belirtmektedir: en iyi malzeme Titanyum diş implantlarının üretiminde kullanılır.

Rusya'da, çeşitli yapıların üretimi için ticari olarak saf titanyum kaliteleri BT 1-0 ve BT 1-00 (GOST 19807−91) kullanılmaktadır ve yurtdışında 4 kaliteye ayrılan "ticari olarak saf" titanyum kullanılmaktadır. (Sınıf 1−4 ASTM, ISO). Yerli alaşım BT-6'nın bir analogu olan titanyum alaşımı Ti-6Al−4V (ASTM, ISO) da kullanılır. Bütün bu maddeler kimyasal bileşim ve mekanik özellikler bakımından farklılık gösterir.

Titanyum Derece 1,2,3 – diş hekimliğinde kullanılmaz çünkü çok yumuşak.

Saf titanyum Grade 4'ün (CP4) avantajları

• Daha iyi biyolojik uyumluluk
• Toksik vanadyumun bulunmaması (V)
• Daha iyi korozyon direnci
• Alerjik reaksiyonların %100 yokluğu

Yabancı firmaların bilimsel makaleleri, metodolojik ve sunum yayınları üzerinde yapılan bir çalışmaya göre ASTM, ISO, GOST standartları mevcuttur. karşılaştırma tabloları farklı derecelerdeki titanyumun özellikleri ve bileşimi.

Tablo 1. ISO 5832/II ve ASTM F 67−89'a göre titanyumun kimyasal bileşimi.

** ISO ve ASTM verileri birçok noktada aynı fikirdedir; farklılık varsa ASTM değerleri parantez içinde verilmiştir.

Tablo 2. ISO 5832/II ve ASTM F 67−89'a göre titanyumun mekanik özellikleri.

Tablo 3. GOST 19807−91'e göre titanyum alaşımlarının kimyasal bileşimi.

* Titanyum sınıfı VT 1−00'de alüminyumun kütle oranının %0,3'ten fazla olmamasına, titanyum sınıfı VT 1−0'de %0,7'den fazla olmamasına izin verilir.

Tablo 4. GOST 19807−91'e göre titanyum alaşımlarının mekanik özellikleri.

** Veriler OST 1 90 173−75'e göre verilmiştir.
*** Mevcut literatürde veri bulunamadı.

Göz önünde bulundurulan malzemelerin en güçlüsü Ti-6Al−4V alaşımıdır (VT-6'nın yerli analogu). Bileşimine alüminyum ve vanadyum eklenerek mukavemette bir artış elde edilir. Ancak bu alaşım birinci nesil biyomateryallere aittir ve herhangi bir klinik kontrendikasyon olmamasına rağmen giderek daha az kullanılmaktadır. Bu hüküm büyük eklemlerin endoprotez sorunları açısından verilmiştir.

Daha iyi biyolojik uyumluluk açısından "saf" titanyum grubuna ait maddeler daha umut verici görünmektedir. "Saf" titanyumdan bahsettiklerinde, vücut dokularına uygulanması onaylanmış dört titanyum sınıfından birini kastettiklerini belirtmek gerekir. Uluslararası standartlar. Yukarıdaki verilerden de görülebileceği gibi, aslında biyolojik uyumluluğu ve mekanik özellikleri belirleyen kimyasal bileşim bakımından farklılık gösterirler.

Bu malzemelerin mukavemeti sorunu da önemlidir. En iyi özellikler Titanyum bu bakımdan sınıf 4'tür.
Kimyasal bileşimi göz önüne alındığında, bu titanyum sınıfının artan oksijen ve demir içeriğine sahip olduğu not edilebilir. Temel soru şudur: Bu biyolojik uyumluluğu bozar mı?

Oksijendeki artış muhtemelen olumsuz olmayacaktır. Derece 4 titanyumda demir içeriğinde %0,3'lük bir artış (Sınıf 1'e kıyasla) bazı endişelere neden olabilir, çünkü deneysel verilere göre demir (aynı zamanda alüminyum) vücut dokusuna implante edildiğinde çevrede bağ dokusu oluşumuna yol açar. metalin yetersiz biyolojik inertliğinin bir işareti olan implant-kumaş tabakası. Ayrıca aynı verilere göre demir, organik mahsullerin büyümesini baskılıyor. Ancak belirtildiği gibi yukarıdaki veriler "saf" metallerin implantasyonuna ilişkindir.

Bu durumda önemli olan soru şudur: Demir iyonlarının titanyum oksit tabakasından çevre dokulara kaçması mümkün müdür ve eğer öyleyse, hangi hızda ve sonraki metabolizma nasıl olacaktır? Mevcut literatürde bu konuyla ilgili bilgiye rastlayamadık.

Yabancı ve yerli standartları karşılaştırırken, ülkemizde klinik kullanım için onaylanan VT 1−0 ve VT 1−00 titanyum alaşımlarının pratik olarak “saf” titanyum Derece 1 ve 2 derecelerine karşılık geldiği not edilebilir. Azaltılmış içerik bu kalitelerdeki oksijen ve demir, mukavemet özelliklerinde olumlu sayılmayacak bir azalmaya yol açar. Titanyum kalitesi VT 1−00, Sınıf 4'ün benzer bir göstergesine karşılık gelen bir çekme dayanımı üst sınırına sahip olmasına rağmen, yerli alaşımın akma dayanımı neredeyse iki kat daha düşüktür. Ayrıca yukarıda belirtildiği gibi istenmeyen bir durum olan alüminyum da içerebilir.

Yabancı standartları karşılaştırırken, Amerikan standardının daha katı olduğu ve ISO standartlarının birçok noktada Amerikan standartlarına atıfta bulunduğu belirtilebilir. Ayrıca ABD heyeti, ameliyatta kullanılan titanyuma yönelik ISO standardının onaylanmasına karşı olduğunu ifade etti.

Böylece şunu söylemek mümkündür:
Günümüzde diş implantlarının üretimi için en iyi malzeme ASTM standardına göre "saf" titanyum sınıf 4'tür, çünkü:

• Ti-6Al−4V alaşımı gibi toksik vanadyum içermez;
• Bileşiminde Fe'nin varlığı (yüzdenin onda biri olarak ölçülür) negatif olarak kabul edilemez, çünkü demir iyonlarının çevredeki dokulara olası salınması durumunda bile bunların dokular üzerindeki etkisi vanadyum gibi toksik değildir;
• titanyum sınıfı 4, "saf" titanyum grubunun diğer malzemelerine kıyasla daha iyi mukavemet özelliklerine sahiptir;

Kobalt-krom alaşımları

Kobalt-krom alaşımları KHS sınıfı

Alaşımın sertliğini veren ve böylece alaşımın mekanik niteliklerini artıran %66-67 kobalt.

alaşıma sertlik kazandırmak ve korozyon önleyici direnci arttırmak için alaşımın yüzeyinde pasifleştirici bir film oluşturan% 26-30 krom eklenir.

nikel %3-5, alaşımın sünekliğini, tokluğunu ve işlenebilirliğini arttırır, böylece alaşımın teknolojik özelliklerini geliştirir.

Alaşımın ince taneli hale getirilerek mukavemetinin arttırılması için büyük önem taşıyan %4-5,5 molibden.

Mukavemeti ve döküm kalitesini artıran, erime noktasını düşüren ve alaşımdan toksik granüler bileşiklerin uzaklaştırılmasına yardımcı olan %0,5 manganez.

erime noktasını azaltan ve alaşımın akışkanlığını artıran% 0,2 karbon.

döküm kalitesini artıran ve alaşımın akışkanlığını artıran% 0,5 silikon.

%0,5 demir, akışkanlığı arttırır, döküm kalitesini arttırır.

% 0,1 nitrojen, erime noktasını düşürür ve alaşımın akışkanlığını artırır. Aynı zamanda nitrojenin %1'den fazla artması alaşımın sünekliğini kötüleştirir.

berilyum %0-1,2

alüminyum %0,2

ÖZELLİKLERİ: KHS, yüksek fiziksel ve mekanik özelliklere, nispeten düşük yoğunluğa ve mükemmel akışkanlığa sahip olup, yüksek mukavemetli delikli diş ürünlerinin dökümüne olanak sağlar. Erime noktası 1458C, mekanik viskozitesi altınınkinden 2 kat daha yüksek, minimum gerilme mukavemeti 6300 kgf/cm2'dir. Yüksek elastikiyet modülü ve düşük yoğunluk (8 g/cm3), daha hafif ve daha dayanıklı protezlerin üretilmesine olanak sağlar. Ayrıca aşınmaya karşı daha dirençlidirler ve cilalamanın verdiği yüzeyin ayna parlaklığını daha uzun süre korurlar. İyi döküm ve korozyon önleyici özellikleri nedeniyle, alaşım ortopedik diş hekimliğinde döküm kuronlar, köprüler, çeşitli katı döküm tokalı protez tasarımları, metal-seramik protez çerçeveleri, döküm tabanlı çıkarılabilir protezler, splintleme üretiminde kullanılır. cihazlar, döküm tokalar.

SEVKİYAT FORMU: 10 ve 30 g ağırlığında yuvarlak yarı mamuller halinde üretilir, 5 ve 15'li paketler halinde paketlenir.

Ortopedik diş hekimliğine yönelik üretilen tüm metal alaşımları 4 ana gruba ayrılır:

Bygodentler döküm çıkarılabilir protezler için alaşımlardır.

KH-Dents - metal seramik protezler için alaşımlar.

NX-Dents - metal seramik protezler için nikel-krom alaşımları.

Dentanlar protezlerde kullanılan demir-nikel-krom alaşımlarıdır.

1. Byugodentler. Çok bileşenli bir alaşımdırlar.

BİLEŞİMİ: kobalt, krom, molibden, nikel, karbon, silikon, manganez.

ÖZELLİKLER: yoğunluk - 8,35 g/cm3, Brinell sertliği - 360-400 HB, alaşımın erime noktası - 1250-1400C.

UYGULAMA: döküm tokalı protezlerin, tokaların, splintleme cihazlarının üretiminde kullanılır.

Bygodent CCS vakum (yumuşak)- %63 kobalt, %28 krom, %5 molibden içerir.

Bygodent CCN vac (normal) - %65 kobalt, %28 krom, %5 molibden ve artan içerik karbon ve nikel içermez.

Bygodent CCH vakum (katı)- baz kobalttır - %63, krom - %30 ve molibden - %5. Alaşımın maksimum karbon içeriği %0,5'tir, ayrıca %2 niyobyum ile alaşımlıdır ve nikel içermez. Son derece yüksek elastik ve mukavemet parametrelerine sahiptir.

Byugodent CCC vakum (bakır)- baz kobalttır - %63, krom - %30, molibden - %5 Alaşımların kimyasal bileşimi bakır ve yüksek karbon içeriği - %0,4 içerir. Sonuç olarak alaşım yüksek elastiklik ve mukavemet özelliklerine sahiptir. Alaşımdaki sığlıkların varlığı, ondan yapılan protezlerin cilalanmasını ve diğer mekanik işlemlerini kolaylaştırır.

Bygodent CCL vac (sıvı)- alaşım -% 65 kobalt,% 28 krom ve% 5 molibden - ek olarak bor ve silikon içerir. Bu alaşım mükemmel akışkanlığa ve dengeli özelliklere sahiptir.

2. KH-Ezikler

UYGULAMA: Porselen astarlı dökme metal çerçeve yapımında kullanılır. Oksit filmi Alaşımların yüzeyinde oluşan seramik veya cam-seramik kaplamaların uygulanmasına olanak sağlar. Bu alaşımın birkaç türü vardır: CS, CN, CB, CC, CL, DS, DM.

KH-Dent CN vac (normal) %67 kobalt, %27 krom ve %4,5 molibden içerir ancak karbon ve nikel içermez. Bu, plastik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirir ve sertliği azaltır.

KH-Dent CB elektrikli süpürge (Bondy)şu bileşime sahiptir: %66,5 kobalt, %27 krom, %5 molibden. Alaşım, döküm ve mekanik özelliklerin iyi bir kombinasyonuna sahiptir.

3. NH-Ezikler

BİLEŞİMİ: nikel - %60-65; krom - %23-26; molibden - %6-11; silikon - %1,5-2; karbon içermez.

Nikel-krom bazlı NH-Dent alaşımları

UYGULAMA: kalite için metal seramik kronlar ve küçük köprüler yüksek sertliğe ve dayanıklılığa sahiptir. Protez çerçeveleri kolaylıkla taşlanabilir ve cilalanabilir.

ÖZELLİKLERİ: alaşımlar iyi döküm özelliklerine sahiptir ve sadece yüksek frekanslı indüksiyonlu eritme makinelerinde döküm yaparken yüksek kaliteli bir ürün elde etmeyi değil, aynı zamanda kapıların% 30'a kadar yeni eriyiklerde yeniden kullanılmasını sağlayan rafine edici katkı maddeleri içerir. Bu alaşımın birkaç türü vardır: NL, NS, NH.

NH-Dent NS vakum (yumuşak) - nikel - %62, krom - %25 ve molibden - %10 içerir. Yüksek boyutsal stabiliteye ve minimum büzülmeye sahiptir, bu da uzun köprülerin tek adımda dökülmesini mümkün kılar.

NH-Dent NL vakum (sıvı) - %61 nikel, %25 krom ve %9,5 molibden içerir. Bu alaşımın iyi döküm özellikleri vardır ve ince, delikli duvarlara sahip dökümler elde etmeyi mümkün kılar.

4.dentanlar

ÖZELLİKLERİ: Dentan tipi alaşımlar, dökme paslanmaz çeliklerin yerini almak üzere geliştirilmiştir. Neredeyse 3 kat daha fazla nikel ve %5 daha fazla krom içermeleri nedeniyle önemli ölçüde daha yüksek sünekliğe ve korozyon direncine sahiptirler. Alaşımlar iyi döküm özelliklerine sahiptir; düşük büzülme ve iyi akışkanlık. İşleme sırasında çok dövülebilir.

UYGULAMA: Döküm tekli kuronların, plastik astarlı döküm kuronların üretiminde kullanılır. Bu alaşımın birkaç türü vardır: DL, D, DS, DM.

Dentan D%52 demir, %21 nikel, %23 krom içerir. Yüksek sünekliğe ve korozyon direncine sahiptir, düşük büzülme ve iyi akışkanlığa sahiptir.

Dentan DM%44 demir, %27 nikel, %23 krom ve %2 molibden içerir. Aynı düzeyde işlenebilirlik, akışkanlık ve diğer teknolojik özellikler karşılaştırıldığında, önceki alaşımlara kıyasla mukavemetini artıran alaşıma ayrıca molibden de dahil edildi.

Bazı nikel-krom alaşımları için, bir oksit filminin varlığı olumsuz bir etkiye sahip olabilir, çünkü yüksek pişirme sıcaklıklarında nikel ve krom oksitler porselen içinde çözünerek onu renklendirir. Porselendeki krom oksit miktarının artması, termal genleşme katsayısının azalmasına neden olur ve bu da seramiğin metalden kopmasına neden olabilir.

Titanyum alaşımları

ÖZELLİKLERİ: Titanyum alaşımları yüksek teknolojik ve fiziksel-mekanik özelliklere ve ayrıca biyolojik eylemsizliğe sahiptir. Titanyum alaşımının erime noktası 1640C'dir. Titanyumdan yapılmış ürünler ağız dokularına karşı kesinlikle etkisizdir. tam yokluk toksik, ısı yalıtımı ve alerjik etkiler, titanyumun yüksek özgül mukavemeti nedeniyle tabanın yeterli sertliği ile küçük kalınlık ve ağırlık, protez yatağının kabartmasının en küçük ayrıntılarını yeniden üretmede yüksek hassasiyet.

VT-100 sayfası- çıkarılabilir protezlerin damgalı kronlarının (kalınlık 0,14-0,28 mm), damgalı tabanlarının (0,35-0,4 mm) üretiminde kullanılır.

VT-5L - enjeksiyonlu kalıplama - döküm kronların, köprülerin, kroşe splint protezlerinin çerçevelerinin, dökme metal tabanların imalatında kullanılır.

giriiş

Günümüzde diş hekimliği yerinde durmuyor. Neredeyse her ay yeni teknikler, ekipmanlar, materyaller vb. hakkında şeyler duyuyoruz. Elbette tüm yenilikler profesyonellerin ilgisini çekmiyor. Ancak diş hekimliğinde ciddi bir şekilde ve uzun süredir nişini işgal eden, nitelikleri sayesinde kendini mükemmel bir şekilde kanıtlamış bir malzeme var. Ve bu malzemenin adı titanyumdur.

Titanyumun kullanım alanı sürekli genişlemektedir. Günümüzde hem hareketli hem de çıkarılabilir olmayan protezlerde, implantolojide, ortodontide vb. kullanılmaktadır.

Şu anda, titanyumdan diş üretimi zaten ustalaşmıştır ve çalışmalar, titanyumun ağız boşluğundaki korozyon direnci açısından değerli metallerden daha aşağı olmadığını göstermiştir. Ve bu sınır değil. Artık diş hekimliğinde titanyumun yerinin kalmadığını söylemek abartı olmaz.

Uygulamaya gelince, titanyum alaşımlarının kullanıma sunulması diş hekimliğiyle sınırlı değildi. Titanyum, endüstrinin yanı sıra tıbbın istisnasız her alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum hakkında konuşursak, hemen akla tamamen kendine özgü bir dizi avantaj gelir. Biyolojik kayıtsızlık, mıknatıslanma özelliklerinin eksikliği, düşük özgül ağırlık, yüksek mukavemet, birçok agresif ortamda korozyon direnci ve bulunabilirliği titanyumu neredeyse evrensel ve gerekli bir malzeme haline getirmiştir. Ve bu, titanyum alaşımlarının sağlayabileceği avantajların yalnızca küçük bir kısmıdır.

Bu mezuniyet projesi bu devrim niteliğindeki malzemenin tüm yönlerini ortaya çıkaracak. Diş teknisyeni mesleğinin merceğinden titanyum ve alaşımlarının özellikleri, üretim yöntemleri, titanyum alaşımlarının işlenmesindeki nüanslar, onunla çalışırken ortaya çıkan hatalar ve çok daha fazlası dikkatlice incelenecektir. Bilim ve teknolojideki son gelişmelere dikkat edilecek. Hem uzun süredir var olan ve dünya çapında yaygın olarak kullanılan titanyum alaşımları hem de bu alandaki son gelişmeler detaylı olarak incelenecektir. Ve tabii ki titanyum alaşımlarının frezelenmesi, taşlanması vb. işleme yöntemlerini de göz ardı edemeyiz.

Araştırmanın önemi

Protezin gelecekteki özellikleri malzemeye bağlı olacağından protez malzemesi seçimi protez planlamasının önemli aşamalarından biridir. Şu anda, iki önemli şeyi birleştirmeyi amaçlıyor ve önemli özellikler ve diş malzemeleri – biyoinetlik ve estetik. Birinci kaliteye sahip malzemelerden biri de titanyumdur. Titanyumun seramik kütlelerle kaplama ile birlikte kullanılması ikinci sorunu çözmemizi sağlar. Bu şekilde hem biyoinertlik hem de estetik sorunu çözülmüş olur. Ancak modern literatürde ve eğitim kurumlarında ders verirken bile titanyumla çalışmanın nüansları yeterince ele alınmıyor. Bu nedenle gelecekte diş teknisyenleri tarafından bu konunun çalışılmasını kolaylaştırmak için titanyum ile ilgili literatürün ayrıntılı olarak incelenmesi, özetlenmesi, sistematize edilmesi ve bu tez projesinde özetlenmesi gerekmektedir.

Çalışma konusu

Diş protezlerinin üretimi için titanyum

Çalışmanın amacı

Titanyum işleme teknolojisi

Bu çalışmanın amacı

Diş hekimliğinde titanyum protez üretimine yönelik teknolojilerin incelenmesi

Araştırma hedefleri

1. Bu konuyla ilgili literatürün incelenmesi;
2. Diş hekimliğinde kullanılan titanyumun özelliklerinin incelenmesi;
3. İşleme teknolojilerinin incelenmesi;
4. Titanyum işleme teknolojilerinin karşılaştırılması.

Hipotez

Bu materyali incelemek, olumlu ve olumsuz taraflarçeşitli titanyum işleme teknolojileri ve bunların en iyilerinin belirlenmesi, protezlerin kalitesini daha da artırabilecektir.

Araştırma Yöntemleri

Yerli ve yabancı literatürün incelenmesi, karşılaştırmalı analiz, sistematizasyon.

Bölüm 1. Titanyumun özellikleri ve onunla çalışırken karşılaşılan zorluklar

1.1. Titanyumun avantajları

Periyodik sistemde D.I. Mendeleev titanyumunun numarası 22 (Ti)'dir. Dışarıdan titanyum çeliğe benzer (Şekil 1).

Şekil 1. Titanyum implantlar ve abutmentler.

Titanyum alaşımları yüksek teknolojik ve fiziksel-mekanik özelliklere ve ayrıca biyoinertliğe sahiptir.

Yapısal ve yüksek mukavemetli titanyum alaşımları, mukavemet ve süneklik özellikleri arasında optimum dengeyi sağlamalarına olanak tanıyan katı çözümlerdir.

İmplant malzemesi olarak gözenekli titanyum ve şekil hafızalı titanyum nikelür kullanılmaktadır.

Yabancı literatürde titanyum ve alaşımlarının altına alternatif olduğu yönünde bir bakış açısı bulunmaktadır. Havayla temas ettiğinde pasifleşme meydana gelir, yani. Titanyum yüzeyinde ince, inert bir oksit tabakası oluşur. Diğer avantajları arasında düşük ısı iletkenliği ve kompozit simanlar ve porselen ile birleşme yeteneği yer alır. Dezavantajı ise döküm elde etmenin zorluğudur (saf titanyum 1668°C'de erir ve geleneksel kalıplama bileşikleri ve oksijenle reaksiyona girer). Bu nedenle oksijensiz ortamda özel cihazlarda dökümü ve lehimlenmesi gerekmektedir. Geleneksel yöntemle dökülebilen titanyum ve nikel alaşımları geliştirilmektedir (böyle bir alaşım çok az nikel iyonu açığa çıkarır ve porselene iyi yapışır). CAD/CAM teknolojisini kullanarak sabit protezler (öncelikle kuronlar ve köprüler) oluşturmaya yönelik yeni yöntemler, tüm döküm sorunlarını anında ortadan kaldırır.

Dişin taç kısmının protezi ortopedik diş hekimliği kliniğinde lider bir yer tutar ve çiğneme aparatının oluşumu ve gelişmesinin tüm dönemlerinde kullanılır. bebeklik ve kadar ihtiyarlık. Ortopedide özel bir yer, aşağıdaki özelliklerle ayırt edilen titanyum kronlarla kaplıdır:

• Biyolojik eylemsizlik;
• Kron çıkarma kolaylığı;
• Diğer metal ve alaşımlara kıyasla düşük ısı iletkenliği;
• Protezlerin hafif olmasını sağlayan düşük özgül ağırlık;
• Yüksek esnekliğe sahip;
• Süt dişlerinin protezlerinde paslanmaz çeliğe göre daha az aşınma direnci.

Titanyum kaplama kullanımının öneminden bahsederken buna odaklanmalıyız. diş hastalığı Mine aplazisi ve hipoplazisi gibi sert diş dokuları. Bu kusurlar dişin sert dokularının malformasyonlarıdır ve fetüsün veya çocuğun vücudundaki mineral ve protein metabolizmasındaki bozuklukların bir sonucu olarak ortaya çıkar. Emayenin az gelişmişliği geri dönüşü olmayan bir süreçtir ve tüm yaşam boyu devam eder. Dolayısıyla bu hastalıkların varlığı ince duvarlı titanyum kaplamaların kullanımı için kesin bir endikasyondur.

Çıkarılabilir protezlere gelince, 0,3-0,7 mm kalınlığındaki ince tabaka titanyum tabanlı protezler, diğer malzemelerden yapılmış tabanlı protezlere göre aşağıdaki ana avantajlara sahiptir:

• diğer alaşımlardan yapılmış metal bazların bir parçası olan nikel ve kroma karşı alerjik reaksiyon olasılığını tamamen ortadan kaldıran ağız dokularına karşı mutlak eylemsizlik;
• plastik bazlara özgü toksik, ısı yalıtımı ve alerjik etkilerin tamamen yokluğu;
• Titanyumun yüksek özgül mukavemeti nedeniyle yeterli taban sertliğine sahip küçük kalınlık ve ağırlık;
• diğer metallerden yapılmış plastik ve döküm tabanlar için ulaşılamayan, protez yatağının kabartmasının en küçük detaylarının yüksek düzeyde çoğaltılması;
• hastanın proteze adaptasyonunda belirgin rahatlama;
• iyi bir diksiyonun ve yemeğin tadı algısının sürdürülmesi.

1.2. Titanyumun özellikleri ve onunla çalışmanın zorlukları

Titanyum (Titanyum) Ti - D.I. Mendeleev'in periyodik sisteminin 4. periyodundaki grup IV'ün elementi, seri numarası 22, atom kütlesi 47.90. Saf haliyle ancak 1925'te elde edildi. Ana hammaddeler rutil TiO2, ilmenit FeTiO3 vb. Minerallerdir. Titanyum refrakter bir metaldir.

Titanyum, titanyum dioksitin kalsiyum metali, kalsiyum hidrit ile indirgenmesi, titanyum tetraklorürün erimiş sodyum ile indirgenmesiyle elde edilir, magnezyum metali. Titanyum havacılık, kimya ve gemi inşa endüstrileri ve tıp için umut verici bir malzemedir. Çoğu durumda titanyum, alüminyum, molibden, vanadyum, manganez ve diğer metallerle alaşımlar halinde kullanılır.

Tablo 1.

Çeşitli alaşımların karşılaştırmalı özellikleri.

Özellikler				Gümüş-paladyum alaşımı	Paslanmaz çelik
Yoğunluk (g/cm³)
Sertlik (HB) MPa
Mukavemet MPa (N/mm2), Rm
Esneklik modülü, GPa
Erime noktası (°C)
Isıl iletkenlik W/(m·K)
KTR (α 10 –6 °C –1)

Bazı kimyasal elementlerin yapı ve özellik bakımından farklılık gösteren iki veya daha fazla basit madde formunda bulunabileceği bilinmektedir. Tipik olarak bir madde sabit bir sıcaklıkta bir allotropik modifikasyondan diğerine geçer. Titan'ın bu tür iki modifikasyonu var. Titanyumun α-modifikasyonu 882,5 °C'ye kadar sıcaklıklarda mevcuttur. Yüksek sıcaklıkta β-modifikasyonu 882,5 °C'den erime noktasına kadar stabil olabilir.

Alaşım elementleri titanyum alaşımına farklı özellikler kazandırır. Bunun için alüminyum, molibden, manganez, krom, bakır, demir, kalay, zirkonyum, silikon, nikel ve diğerleri kullanılır.

Alaşım katkı maddeleri titanyumun farklı allotropik modifikasyonlarında farklı davranır. Ayrıca α/β geçişinin meydana geldiği sıcaklığı da değiştirirler. Dolayısıyla titanyum alaşımındaki alüminyum, oksijen ve nitrojen konsantrasyonunun artması bu sıcaklık değerini artırır. α-modifikasyonunun varoluş aralığı genişliyor. Ve bu elementlere α-stabilizatörler denir.

Kalay ve zirkonyum α/β dönüşümlerinin sıcaklığını değiştirmez. Bu nedenle nötr titanyum sertleştiricileri olarak kabul edilirler.

Titanyum alaşımlarına eklenen diğer tüm alaşım katkı maddeleri β-stabilizatörleri olarak kabul edilir. Titanyum modifikasyonlarındaki çözünürlükleri sıcaklığa bağlıdır. Bu da bu katkı maddeleri ile titanyum alaşımlarının sertleştirme ve yaşlandırma yoluyla mukavemetinin arttırılmasını mümkün kılar. Kullanma farklı şekiller alaşım katkılarından çok çeşitli özelliklere sahip titanyum alaşımları elde edilir.

Döküm kronlar, köprüler, kemerli (tokalı) çerçeveler, splint protezler, döküm metal tabanlar oluşturmak için döküm titanyum VT-5L kullanılır. Titanyum alaşımının erime noktası 1640°C'dir.

Alaşım VT5 (VT5L) yalnızca alüminyumla alaşımlıdır. Alüminyum, titanyum alaşımlarında en yaygın alaşım elementlerinden biridir. Bunun nedeni alüminyumun diğer alaşım bileşenlerine göre aşağıdaki avantajlarıdır:

1. alüminyum doğada yaygın olarak bulunur, bulunur ve nispeten ucuzdur;
2. alüminyumun yoğunluğu titanyumun yoğunluğundan önemli ölçüde düşüktür ve bu nedenle alüminyumun eklenmesi spesifik güçlerini arttırır;
3. Alüminyum içeriğinin artmasıyla birlikte titanyum alaşımlarının ısı direnci ve sürünme direnci artar;
4. alüminyum elastik modülü arttırır;
5. Alaşımlardaki alüminyum içeriği arttıkça hidrojen gevrekleşmesi eğilimi azalır. VT5 alaşımı, daha fazla güç ve ısı direnci açısından teknik titanyumdan farklıdır. Aynı zamanda alüminyum, titanyumun teknolojik sünekliğini önemli ölçüde azaltır. VT5 alaşımı sıcak durumda deforme olur: dövülmüş, haddelenmiş, damgalanmış. Ancak deforme halde değil, şekilli döküm şeklinde kullanmayı tercih ediyorlar (bu durumda VT5L markası veriliyor).

İmplantasyon için Titanyum VT-6 kullanılır. VT6 tipi (Ti-6A1-4V) (α + β) sınıfı alaşımlar diğer alanlarda en yaygın titanyum alaşımları arasındadır.

Bu geniş kullanım Bu alaşımın başarılı alaşımlanmasıyla açıklanmaktadır. Ti-Al-V sisteminin alaşımlarındaki alüminyum, mukavemeti ve ısıya dayanıklılık özelliklerini arttırır ve vanadyum, titanyumda yalnızca mukavemet özelliklerini değil aynı zamanda sünekliği de artıran az sayıda alaşım elementinden biridir.

Bu tür alaşımlar, yüksek özgül mukavemetin yanı sıra, OT4 ve OT4-1 alaşımlarına kıyasla hidrojene karşı daha düşük duyarlılığa, tuz korozyonuna karşı düşük duyarlılığa ve iyi üretilebilirliğe sahiptir.

VT6 tipi alaşımlar tavlanmış ve termal olarak güçlendirilmiş hallerde kullanılır. Çift tavlama aynı zamanda kırılma dayanıklılığını ve korozyon direncini de artırır.

Titanyum levha kalitesi VT1-00, damgalı kronlar (kalınlık 0,14-0,28 mm), çıkarılabilir protezlerin damgalı tabanları (0,35-0,4 mm), titanyum seramik protezlerin çerçeveleri, çeşitli tasarımlardaki implantlar için kullanılır.

Metalurji endüstrisi, yabancı maddelerin (oksijen, nitrojen, karbon, demir, silikon vb.) içeriğinde farklılık gösteren, iki dereceli VT1-00 ve VT1-0 teknik titanyumdan yarı mamul ürünler tedarik etmektedir. Bunlar düşük mukavemetli malzemelerdir ve daha az yabancı madde içeren titanyum VT1-00, daha düşük mukavemet ve daha fazla süneklik ile karakterize edilir. Titanyum alaşımları VT1-00 ve VT1-0'ın temel avantajı, yüksek teknolojik süneklikleridir, bu da onlardan folyo üretilmesini bile mümkün kılar.

Titanyumun mukavemet özellikleri soğuk sertleştirme ile artırılabilir ancak aynı zamanda plastik özellikleri de büyük ölçüde azalır. Süneklik özelliklerindeki azalma, mukavemet özelliklerindeki artıştan daha belirgindir, bu nedenle soğuk sertleştirme, titanyumun karmaşık özelliklerini iyileştirmenin en iyi yolu değildir. Titanyumun dezavantajları arasında hidrojen gevrekleşmesine yönelik yüksek eğilim yer alır ve bu nedenle hidrojen içeriği VT1-00 titanyumda %0,008'i ve VT1-0'da %0,01'i aşmamalıdır.

1.3. Titanyum işlemenin özellikleri (taşlama ve parlatma)

Titanyum işlenirken fiziksel özellikler, oksidasyon aşamaları ve kafes değişiklikleri dikkate alınmalıdır. Doğru işleme yalnızca titanyum için özel çapraz şekilli çentikli özel kesicilerle başarılı bir şekilde üretilebilir (Şekil 2). Çalışma yüzeyinin azaltılmış açısı, oldukça yumuşak metalin en iyi şekilde çıkarılmasını mümkün kılarken aynı zamanda aletin iyi bir şekilde soğutulmasını sağlar. Titanyum işleme, alete kuvvetli basınç uygulanmadan yapılmalıdır.

İncir. 2.

Titanyum kesiciler diğer aletlerden ayrı olarak saklanmalıdır. Oldukça sıkı bir şekilde biriken kalan titanyum talaşlarını gidermek için buhar jeti ve fiberglas fırçalarla düzenli olarak temizlenmeleri gerekir.

Yanlış alet kullanırsanız veya güçlü basınç uygularsanız, güçlü oksit oluşumu ve kristal kafeste bir değişiklik ile birlikte metalin lokal olarak aşırı ısınması mümkündür. İşlenen objede görsel olarak renk değişimi meydana gelir ve yüzey biraz daha pürüzlü hale gelir. Bu yerlerde seramiğe gerekli yapışma olmayacak (çatlak ve kırılma olasılığı), eğer bunlar kaplanacak alanlar değilse, daha fazla işlem ve cilalama da gereksinimleri karşılamayacaktır.

Titanyum işlenirken çeşitli karborundum disklerin ve taşların veya elmas kafaların kullanılması titanyum yüzeyini büyük ölçüde kirletir ve bu da daha sonra seramikte çatlaklara ve talaşlara yol açar. Bu nedenle, yukarıdaki aletlerin kullanımı yalnızca örneğin tokalı protez çerçevelerinin işlenmesi için uygundur ve elmas başların kullanımından tamamen kaçınılmalıdır. Titanyumun açıkta kalan alanlarının taşlanması ve daha fazla parlatılması yalnızca titanyuma özel aşındırıcı kauçuk başlıklar ve parlatma macunları ile mümkündür. Döner takımların üretiminde yer alan birçok şirket şu anda titanyum için geniş bir yelpazede kesiciler ve kauçuk taşlama başlıkları üretmektedir.

Titanyum için uygun işleme parametreleri:

• Düşük uç dönüş hızı – maks. 15.000 dev/dak;
• Alet üzerinde düşük basınç;
• Toplu işleme;
• Yalnızca tek yönde çerçeve işleme;
• Keskin köşelerden ve metal örtüşmelerden kaçının;
• Taşlama ve cilalama sırasında yalnızca uygun aşındırıcı lastik başlıklar ve cila macunları kullanın;
• Kesicileri periyodik olarak buhar jeti ve cam elyaf fırçayla temizleyin.

Seramik kaplamalar ve kompozit malzemelerle kaplama için yapıştırma tabakasını uygulamadan önce kumlama aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:

• Yalnızca saf, tek kullanımlık alüminyum oksit;
• Maksimum kum tanesi boyutu 150 µm, optimal olarak 110–125 µm'dir;
• Kalemin maksimum basıncı 2 bardır;
• Kum akış yönü yüzeye dik açıdadır.

Tedaviden sonra, tedavi edilen nesnenin 5-10 dakika pasifleştirilmesi ve ardından yüzeyin buharla temizlenmesi gerekir.

Titanyumla çalışırken oksit ateşleme veya benzeri prosedürler tamamen hariç tutulur. Asitlerin veya dağlamanın kullanımı da tamamen hariç tutulmuştur.

1.4.İlk bölüme ilişkin sonuçlar

Yukarıda sunulan malzemeye dayanarak, titanyum alaşımlarının diş protezlerinde vazgeçilmez olan çok sayıda önemli özelliğe sahip olduğu sonucuna varabiliriz. Başlıcaları biyoinertlik, korozyon direnci, mukavemet ve düşük özgül ağırlığa sahip sertliktir. Ancak titanyum elde etmek pahalı bir süreç olarak kabul ediliyor ancak protezin imalatında kullanılan miktar az olduğundan bu durum maliyeti çok fazla etkilemiyor. Ancak titanyum protez üretme teknolojisinin daha pahalı olması nedeniyle titanyum protezler CHS veya paslanmaz çelikten daha pahalıdır.

Ayrıca yakın zamana kadar titanyumun işlenmesi sorunlar yaratıyordu ancak özel aletlerin ortaya çıkışı ve yaygınlaşması, titanyumun işlenmesini zorlaştırdı. olası uygulamalar Diş hekimliğinde titanyum alaşımları. Titanyumun olumlu özellikleri daha önce biliniyordu, ancak diş hekimliği uygulamalarına girişinin önündeki en büyük engel, uzun ve pahalı işlem süreciydi.

Diğer metalleri işlerken mevcut olmayan özel gereksinimlere ve aletlerin özelliklerine rağmen, tam bir liste pozitif nitelikler yine de titanyum onunla çalışma süreçlerinin iyileştirilmesine yol açtı. Titanyumun kimyasal özellikleri bir yandan diş teknisyenleri için yeni fırsatlar açarken diğer yandan işleme teknolojisine daha dikkatli bağlı kalmayı ve tüm özelliklerin dikkate alınmasını gerektirir.

Bölüm 2. Titanyum protez üretim teknolojileri

2.1.Titanyumun damgalanması

Damgalama (damgalama), vücudun şekli ve boyutunda değişiklik olan bir malzemenin plastik deformasyonu işlemidir. Diş hekimliğinde metaller damgalanır.

Damgalı titanyum kronların oldukça şık olduğunu belirtmekte fayda var. nadir fenomen bugüne kadar. Titanyumun soğuk halde damgalanması zor olduğundan, titanyumdan damgalama yoluyla kron yapma teknolojisi yaygın kullanım alanı bulamamıştır. Ancak içinde genel çalışma Damgalama yöntemini kullanarak titanyum kron üretme teknolojisi dikkate alınacaktır.

Titanyum damgalı kronlar, geleneksel damgalı kronlarla aynı dezavantajlara sahiptir:

• Aşınma direnci eksikliği;
• Dişin düz bir çiğneme yüzeyinin varlığı;
• Dişin boynuna yeterince sıkı oturmaması;
• Estetik eksikliği.

Titanyum kaplamaların özellikleri, daha pahalı olan altın kaplamaların alaşımlarına benzer.

Titanyum alaşımlarından damgalama işlemi, geleneksel damgalanmış paslanmaz çelik kronların imalat sürecinden önemli ölçüde farklı değildir.

Damgalı kronlar yapılırken ölçüler genellikle standart aljinat kaşıklarla alınır.

Titanyum damgalı tacın üretim teknolojisi:

Taç yapımının laboratuvar aşaması modelin alınmasıyla başlar. Daha sonra diş modelaj mumu ile modellenir. Alçı dişin yüzeyine erimiş mumu katmanlayarak anatomik şekli yeniden sağlamak için gerekli hacimde bir artış sağlıyoruz. Modellemeden sonra modelden bir alçı kalıbının kesilmesi gerekir. O zaman düşük erime noktalı metalden bir kopyasını çıkarmanız gerekir. Bunu yapmak için alçı kalıp yapmanız gerekir. Alçı blok iki aşamada yapılır. Alçı kalıp çıkarılır ve bloğun bölünmüş parçaları bir araya getirilir ve düşük erime noktalı metal eritilir. Eritme sırasında metalin aşırı ısınmaması önemlidir, aşırı ısındığında alaşımın bazı bileşenleri buharlaşır ve daha kırılgan hale gelir. Daha sonra formu dolduruyorlar. Kalıp iyice kurutulmalıdır, çünkü nem buharlaşarak metali gözenekli hale getirecektir.

Toplamda iki metal kalıp yapmanız gerekiyor. İlki, son damgalama için en doğru olanıdır. İkincisi ön damgalama içindir. Metal bir kalıp yaptıktan sonra bir titanyum manşon seçmeniz gerekir.

Manşon dişin ekvatoruna ulaşmalı ve onu biraz kuvvetli bir şekilde itmelidir. Özel bir diş örsünün zımbalarındaki tavlanmış manşona çekiç darbeleriyle gelecekteki tacın yaklaşık şekli verilir. Daha sonra tavlama tekrar gerçekleşir. Çekiç darbeleri sırasında metalin yapısında değişiklikler meydana gelir, daha elastik hale gelir ve daha sonraki işlemlere karşı dayanıklı hale gelir, yani sertleşme oluşur, tavlama yoluyla metalin kristal kafesi eski haline getirilir ve metal daha yumuşak hale gelir. Bundan sonra, ikinci dökülen kalıbı alırlar, üzerine bir manşon koyarlar ve birkaç güçlü ve hassas çekiç darbesiyle onu kurşun "yastığına" çekiçlerler. Kurşun ped, çeşitli boyutlarda yumuşak kurşundan oluşan bir külçedir.

Manşonlu kalıbı tacın ekvator seviyesine kadar sürmek gerekir. Kurşun, metal manşonu kalıba sıkıca bastırır. Manşonlu kalıp kurşundan çıkarılır ve ön damgalamanın kalitesi değerlendirilir. Manşonda kıvrım veya çatlak olmamalıdır. Son damgalama, manuel veya mekanize hidrolik bir preste gerçekleştirilir. Tek bir anlamı var - presin tabanında vulkanize edilmemiş kauçukla dolu bir hendek var. Damga, küvetin içine kauçuğun içine yerleştirilir ve pres çubuğu, döndürülmüş bir volanın veya hidroliğin kuvvetinin etkisi altında kauçuğa bastırır, ikincisi basıncı manşona iletir, bu da basınç altında sıkı bir şekilde sıkıştırılır. metal damgaya bastırıldı.

Soğuk titanyumun damgalanmasının son derece zor olduğunu belirtmekte fayda var. Sıcak deformasyon sırasında ve özellikle 900°C ve üzeri sıcaklıklarda yumuşama proseslerinin geliştiği durumlarda titanyum ve titanyum alaşımları oldukça yüksek sünekliğe sahiptir. Titanyum alaşımları, dişler de dahil olmak üzere karmaşık geometrik şekillere sahip ürünler üretmek amacıyla dövme ve sıcak damgalama için kullanılır.

Titanyum ve titanyum alaşımlarının sünekliği, yüzeyde bir alfa tabakasının varlığında keskin bir şekilde azalır. Alfinleştirilmiş katman, titanyumdaki katı bir oksijen çözeltisidir. Alfa katmanına sahip bir metal, dövme ve sıcak damgalama sırasında artan gerilimler ve çekme gerilimleri ile gerilim-gerinim durumundaki değişikliklere karşı son derece hassastır. Pratik olarak tüm dövme ve damgalama yöntemleri çekme gerilmeleri ve deformasyonları içerdiğinden, sıcak işleme için titanyum ve titanyum alaşımları ısıtılırken alfa tabakasının oluşumundan kaçınılmalıdır. Bu, nötr veya oksitleyici olmayan bir atmosfere sahip ısıtma fırınlarında dövme ve damgalama için ısıtma yoluyla elde edilir. Titanyum ve titanyum alaşımlarını ısıtmak için en uygun ortam argondur.

2.2.Enjeksiyon yöntemi

Titanyumun yüksek reaktivitesi ve yüksek erime noktası, özel bir döküm tesisi ve revetman malzemesi gerektirir. Şu anda piyasada titanyum dökümüne izin veren çeşitli sistemler bulunmaktadır.

Bunun bir örneği, titanyum süngerinin endüstride saf titanyum üretmek için eritilmesi gibi, titanyumun bakır bir pota üzerinde koruyucu bir argon atmosferinde voltaik ark kullanılarak eritilmesi prensibine dayanan Autocast dökümhane tesisleridir. Metal, döküm odasındaki vakum ve eritme odasındaki yüksek argon basıncı kullanılarak pota devrilirken küvete dökülür.

Kurulumun nasıl çalıştığının görünümü ve prensibi Şekil 3'te gösterilmektedir.

Şek. 3.

Prosesin başlangıcında, her iki oda, yani eritme odası (üstte) ve dökümhane odası (altta) argonla temizlenir, daha sonra her iki odadan da hava ve argon karışımı boşaltılır ve ardından eritme odası, argonla doldurulur. argon ve döküm odasında bir vakum oluşur. Voltaik ark açılır ve titanyum eritme işlemi başlar. Belirli bir süre geçtikten sonra eritme potası keskin bir şekilde devrilir ve metal vakumda bulunan kalıba emilir, kendi ağırlığı ve şu anda artan argon basıncı da enjeksiyon kalıbının doldurulmasına katkıda bulunur. . Bu prensip, saf titanyumdan iyi, yoğun dökümler elde etmeyi mümkün kılar.

Döküm sisteminin bir sonraki bileşeni revetman malzemesidir. Titanyumun erimiş haldeki reaktivitesi çok yüksek olduğundan, alüminyum ve magnezya oksitler bazında yapılan ve titanyumun reaksiyon katmanını en aza indirmeyi mümkün kılan özel yatırım bileşikleri gerektirir.

Yolluk sisteminin doğru oluşturulması ve hendekteki doğru konumu büyük bir rol oynar ve kesinlikle dökümhane ekipmanı üreticisi tarafından önerilen kurallara göre gerçekleştirilir. Kronlar ve köprüler için, metalin dökülen nesneye en iyi şekilde yönlendirilmesini sağlayan yalnızca özel bir döküm konisinin kullanılmasına izin verilir. Giriş yolluk kanalının koniden besleme kirişine kadar olan yüksekliği 10 mm ve çapı 4-5 mm'dir. Besleme kirişinin çapı 4 mm'dir.

Dökülen nesneye giden su altı geçit kanallarının çapı 3 mm'dir ve yüksekliği 3 mm'yi aşmaz. Çok önemli: Su altı kanalları giriş kapısı kanalının karşısına yerleştirilmemelidir (Şekil 4), aksi takdirde gaz gözeneklerinin oluşma olasılığı çok yüksektir.

Şekil 4.

Tüm bağlantılar çok düzgün olmalı, keskin köşeler vb. olmamalıdır. metal dökümü sırasında oluşan ve gaz gözeneklerinin oluşmasına yol açan türbülansı en aza indirmek için. Tokalı protezler için ve özellikle komple çıkarılabilir protezlerin katı kaideleri için yolluk sistemi, krom-kobalt alaşımlarından kopçalı protezlerin dökümü için kullandığımız yolluk sistemlerinden de farklıdır.

Dental uygulamalar için titanyumun 882,5 °C sıcaklıkta bir kristal durumdan diğerine geçişi çok önemlidir. Titanyum bu sıcaklıkta altıgen kristal kafesli α-titanyumdan kübik kafesli β-titanyuma dönüşür. Bu sadece fiziksel parametrelerde bir değişiklik değil, aynı zamanda hacminde de %17 oranında bir artış anlamına geliyor.

Bu nedenle pişme sıcaklığının 880 °C'nin altında olması gereken özel seramiklerin kullanılması da gerekmektedir.

Titanyumun oda sıcaklığında atmosferik oksijenle birlikte anında ince bir koruyucu oksit tabakası oluşturma eğilimi vardır, bu da onu gelecekte korozyondan korur ve titanyumun vücut tarafından iyi tolere edilmesini sağlar. Bu sözde pasif katmandır.

Pasif katman kendini yenileme özelliğine sahiptir. Titanyumla çalışmanın çeşitli aşamalarında bu katmanın garanti edilmesi gerekir. Kumlama sonrasında çerçeveyi buharla temizlemeden önce çerçevenin en az 5 dakika pasifleşmeye bırakılması gerekir. Yeni cilalanmış bir protezin en az 10-15 dakika pasifleştirilmesi gerekir, aksi takdirde bitmiş işin iyi bir parlaklıkta olacağının garantisi yoktur.

2.3.Süperplastik kalıplama

Titanyum protez dökümü 15 yıldır Japonya, ABD ve Almanya'da ve son zamanlarda da Rusya'da teşvik ediliyor. Gelişmiş Farklı türde santrifüj veya vakumlu döküm ekipmanları, dökümlerin x-ışını kalite kontrolü, özel refrakter malzemeler.

Yukarıda sıralanan yöntemler teknolojik açıdan oldukça karmaşık ve pahalıdır. Bu durumdan çıkmanın bir yolu süperplastik kalıplama olabilir. Süperplastisitenin özü, belirli bir sıcaklıkta, ultra ince taneli bir metalin ısıtılmış bir reçine gibi davranması, yani çok küçük yüklerin etkisi altında yüzde yüzlerce ve binlerce uzayabilmesidir, bu da mümkün kılar. Bir titanyum alaşımı tabakasından karmaşık şekillerde ince duvarlı parçalar üretin. Bu olay ve süreç, süperplastik bir levhanın bir matrise karşı bastırılması ve küçük bir gaz basıncının (maksimum 7-8 atm) etkisi altında süperplastik olarak deforme olması ve matris boşluğunun çok hassas bir şeklini alması gerçeğinden oluşur. tek bir operasyonda.

Çıkarılabilir katmanlı protez üretimi örneğini kullanarak küre-plastik kalıplama yönteminin kullanımını ele alalım. Süperplastik kalıplama ile yapılan protezlerin önemli avantajları vardır. Bunlardan başlıcaları, kobalt-krom veya nikel-krom alaşımlarından yapılmış protezlere kıyasla hafiflik (hafiflik) ve ayrıca yüksek korozyon direnci ve mukavemettir. Protezin imalatının yeterli basitliği, onu ortopedik diş hekimliğinde seri üretim için vazgeçilmez kılmaktadır.

Titanyum bazlı tam çıkarılabilir protez üretiminin ilk klinik aşamaları, plastik protez üretimindeki geleneksel aşamalardan farklı değildir. Bu, hastaların klinik muayenesini, anatomik kalıpların alınmasını, bireysel bir plak oluşturulmasını, fonksiyonel bir alçı elde edilmesini ve süper sıvadan çalışan, yüksek mukavemetli bir model yapılmasını içerir.

Toka mumu ile önceden yalıtılmış alveoler çıkıntıya sahip süper alçıdan yapılmış bir model, yangına dayanıklı bir kütleye kopyalanmıştır. Yanmaz modeller metalden yapılmış bir kafese yerleştirilir. ısıya dayanıklı alaşım Boyutu ve şekli, herhangi bir hastanın üst çenesinin bir modelini içine yerleştirmenize olanak tanıyan özel kesiklere sahiptir.

Seramik modellerin üzerine 1 mm kalınlığında titanyum alaşımlı levha yerleştirilir. Boş levha, kalıbın iki yarısı arasına sıkıştırılır. Yarım kalıplar, bir tabaka ile iki parçaya bölünmüş, her biri gaz sistemi ile bir iletişim kanalına sahip olan ve bağımsız olarak boşaltılabilen veya bir miktar basınç altında bir inert gazla doldurulabilen, kapalı bir oda oluşturur (Şekil 5).

Şekil 5.

Kapalı kalıp yarımları ısıtılır ve bir basınç farkı yaratır. Sacın altında 0,7-7,0 Pa'lık bir vakum oluşturulur. Bir titanyum alaşımı tabakası, boşaltılan yarım kalıba doğru bükülür ve içinde bulunan seramik modelin içine "üflenir" ve kabartmasına uyum sağlanır. Bu süre zarfında basınç belli bir programa göre sürdürülür. Bu programın sonunda kalıp yarımları soğutulur.

Bundan sonra her iki yarıdaki basınç normale eşitlenir ve iş parçası kalıptan çıkarılır. Gerekli profilin tabanları kontur boyunca kesilir, örneğin bir lazer ışınıyla, kenar bir aşındırıcı tekerlek üzerinde taşlanır, kireç kaldırılır, tabanın eyer şeklindeki kısmında tutma şeritleri bir aşındırıcı disk ile kesilir. alveoler sürecin ortası ve geliştirilen yönteme göre elektro-parlatılmış.

Plastik sınırlayıcı, kimyasal frezeleme kullanılarak alveolar çıkıntının üst kısmının 3-4 mm altında palatal ve oral yüzeylerden titanyum bazının farklı seviyelerinde oluşturulur. Taban plastiğini sabitlerken bir tutma alanı oluşturmak için “A” çizgisi boyunca kimyasal frezeleme de yapılır. Valf bölgesinin daha da düzeltilmesi için “A” çizgisi boyunca plastiğin varlığı gereklidir.

Klinikte doktor geleneksel yöntemlerle çenelerin merkezi ilişkisini belirler. Dişlerin yerleştirilmesi ve ağız boşluğuna yerleştirilmesi, basit çıkarılabilir protezlerin imalatındaki benzer işlemlerden farklı değildir. Daha sonra laboratuvarda balmumu plastikle değiştirilir ve cilalanır. Bu noktada titanyum tabanlı hareketli protezin üretimi tamamlanır (Şekil 6).

Şekil 6.

Rusya'da süperplastik kalıplama için, yerli teknoloji, yerli kurulum (orijinal Rus patentli kurulum ve teknik) ve yerli VT 14 alaşımından yerli sac boşlukları sıklıkla kullanılmaktadır.

Titanyum alaşımlarının süperplastik kalıplanmasının daha fazla gelişme için mükemmel beklentilere sahip olduğunu söylemek güvenlidir, çünkü yüksek dayanıklılık, biyoinetlik ve estetiği birleştirir.

2.4.Bilgisayarlı frezeleme (CAD/CAM)

CAD/CAM, bilgisayar destekli tasarım/taslak hazırlama ve bilgisayar destekli üretim anlamına gelen bir kısaltmadır ve kelimenin tam anlamıyla "bilgisayar destekli tasarım ve üretim" anlamına gelir. Anlamı üretim otomasyonu ve bilgisayar destekli tasarım ve geliştirme sistemleridir.

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte protez diş hekimliği de, yapay dişlerin komşu dişlere altın telle bağlandığı Bronz Adam zamanından bu yana gelişmiştir. modern adam CAD/CAM teknolojisini kullanan. CAD/CAM teknolojisinin ortaya çıktığı dönemde bu teknoloji, döküm teknolojilerinin doğasında olan, örneğin döküm kuronların, köprülerin veya bunların çerçevelerinin çıkarılması da dahil olmak üzere büzülme, deformasyon gibi tüm dezavantajlardan muaftır. Alaşımın bileşiminde bir değişikliğe yol açan, döküm sırasında metalin aşırı ısınması veya kapıların yeniden kullanılması gibi teknoloji ihlali tehlikesi yoktur. Seramik kaplama uygulandıktan sonra çerçevede herhangi bir büzülme, alçı modelden mum başlıkları çıkarıldığında olası bir deformasyon, döküm sırasında gözenekler ve boşluklar, dökülmeyen alanlar vb. oluşmaz. CAD/CAM teknolojisinin ana dezavantajı yüksek maliyetidir ve bu teknolojinin ortopedik diş hekimliğine geniş çapta uygulanmasına izin vermez. Adil olmak gerekirse, neredeyse her yıl daha ucuz ve daha ucuz kurulumların ortaya çıktığını belirtmekte fayda var. Orijinal CAD/CAM teknolojisi, sabit bir protezin üç boyutlu modellemesini üreten ve ardından katı bir metal veya seramik bloktan 0,8 mikron hassasiyetle bilgisayarla frezeleme yapan, gerekli yazılıma sahip bir bilgisayardı. Şekil 7 modern bir CAD/CAM kurulumunu göstermektedir.

Şekil 7.

CAD/CAM kullanarak şunları üretebilirsiniz:

• küçük ve büyük ölçüde tek kuronlar ve köprüler;
• teleskopik kronlar;
• implantlar için özel dayanaklar;
• çerçeveye uygulanan pres seramik modelleri için tam anatomik şekli yeniden yaratın (üst baskı);
• tam profilde ve çeşitli döküm modellerinde geçici kuronlar oluşturun.

Şu anda, CAD/CAM'i titanyum alaşımlarının işlenmesine yönelik bir tesis olarak düşünürsek, bireysel dayanakların üretimi (nispeten düşük maliyet göz önüne alındığında) çok yaygın hale gelmiştir. Bu tür dayanakların görünümü Şekil 8'de gösterilmektedir.

Şekil 8.

Aşağıda CAD/CAM kurulumunu kullanan bir diş teknisyeninin algoritmasının bir örneği bulunmaktadır. Oldukça çok yönlüdür. Ve doğrudan titanyumdan bahsediyorsak, bu algoritma yaklaşık olarak aynı olacaktır.

Modern CAD/CAM teknolojilerini kullanan işin tanımı:

Adım 1: Yayınlayın. Alçı modeli. Ağız boşluğunun ölçüsünün alınması tam olarak aynı şekilde gerçekleştirilir. geleneksel yöntemler Diş protezleri. Ortaya çıkan oyuncu kadrosundan bir alçı modeli hastanın çeneleri.

Adım 2: Tarayın. Bu adımın temel amacı, gerekli ürünlerin (kuronlar, protezler, köprüler vb.) elektronik üç boyutlu modellerinin oluşturulacağı temel alınarak dijital veriler elde etmektir. Sayısallaştırılmış veriler STL formatında kaydedilir. Taramanın sonucu ve çalışmanın temeli, takma dişin takılması planlanan ağız boşluğu alanının üç boyutlu bilgisayar geometrik modelidir (STL dosyası biçiminde). Nobel tarayıcısı Şekil 9'da gösterilmektedir.

Şekil 9.

Adım 3: Üç boyutlu modelleme (3D). 2. adımda elde edilen STL dosyası CAD sistemine aktarılır. Kronların, protezlerin, köprülerin vb. bilgisayar modellerini oluşturmak için tasarlanmıştır. daha sonra bir CNC makinesinde programlama işlemi için CAM sistemine aktarılmaları ile. Sistem, uygun terminoloji ve kullanıcı dostu, sezgisel bir arayüz kullanılarak özellikle teknisyenler için tasarlanmıştır. Program, CAD sistemlerini kullanma konusunda deneyimsiz kullanıcılara yöneliktir.

Bu aşamada diş teknisyeni veri tabanından en uygun diş şeklini seçmeli ve bunu aletlerle istenilen şekle getirmelidir. Sağlanan veri tabanı her diş için bir kron modeli içerir. Geometriyi düzenlemek için sezgisel şekillendirme özelliklerini kullanın. Modelleme işlemi sırasında, sinterleme işlemi sırasındaki büzülmeyi telafi etmek ve mümkün olan maksimum tacı elde etmek için bilgisayar modelini ölçeklendirebilirsiniz. kesin boyutlar. Örnek olarak, Şekil 10 bireysel bir abutmentin modellendiği program arayüzünü göstermektedir.

Şekil 10.

Adım 4: Programlama işleniyor. Sistemdeki ürünlerin geometrisi çıkarıldıktan sonra alınan veriler CAM sistemine aktarılır. Ürünlerin CNC makinelerinde işlenmesini programlamak için tasarlanmıştır. CAM sisteminde, bir son işlemci kullanılarak makinenin anlayabileceği bir "dile" kontrol programına çevrilen işleme yörüngeleri oluşturulur. Bu program, CAM sistemleriyle çalışma ve CNC makinelerini programlama deneyimi olmayan deneyimsiz kullanıcılara yöneliktir.

Adım 5: Protezlerin CNC makinesinde işlenmesi. Ortaya çıkan kontrol programları bir CNC makinesine gönderilir. Aşağıda, Şekil 11'de uygulama için üç dayanağın ve protezler için iki kirişin frezeleme işleminin bir örneği gösterilmektedir.

Şekil 11.

2.5.3D yazdırma (CAD/CAM)

CAD/CAM teknolojisinin daha da gelişmesi sayesinde, bilgisayarlı frezelemenin yerini 3 boyutlu baskı teknolojisi aldı; bu da maliyetleri düşürdü ve daha önce mevcut teknolojilerin hiçbiriyle üretilemeyen her şekil ve karmaşıklıkta nesnelerin üretilmesini mümkün kıldı. Örneğin 3D baskı sayesinde iç yüzeyi herhangi bir şekle sahip içi boş katı bir nesne üretmek mümkün. Ortopedik diş hekimliği ile ilgili olarak, yapının mukavemetini azaltmadan ağırlığını azaltmaya olanak sağlayacak içi boş bir protez gövdesi üretmek mümkündür.

Ayrıca diş hekimliğindeki 3 boyutlu yazıcılar, daha yüksek üretim hacimlerini ve bitmiş ürünlerin doğruluğunu garanti eder. Bilgisayar kontrollü freze makineleri (CNC) gibi 3 boyutlu yazıcılar, diş teknisyenlerini işlerinde çok zaman alan bir süreçten (protezlerin, kronların ve diğer ürünlerin manuel olarak modellenmesi) kurtarır. Şekil 12, Alman RepRap firmasının X350pro 3D yazıcısını göstermektedir.

Şekil 12.

3D baskıdaki CAD teknolojisi, bilgisayarlı frezelemedeki CAD teknolojisinden farklı değildir ve bir önceki bölümde ayrıntılı olarak anlatılmıştır.

İşlemin prensibi, alt tabakaya mikroskobik kalınlığa sahip bir metal tozu tabakasının uygulanmasıdır. Daha sonra sinterleme veya daha doğrusu mikro kaynak, katmanın gerekli alanlarında mikroskobik metal taneciklerinin vakumunda bir lazerle gerçekleşir. Kaynak, malzemenin kendisini eritmeden, yüksek ısı kullanılarak tozun katı bir malzemeye dönüştürülmesi işlemidir. Bundan sonra üstüne başka bir metal tozu tabakası uygulanır ve mikro metal tanecikleri sadece birbirlerine değil aynı zamanda alt tabakaya da lazerle mikro kaynak yapılır.

Her dişin benzersiz şeklinin el işçiliği kullanılarak doğru şekilde yeniden üretilmesi zordur. Ancak dental 3D yazıcılar karmaşık ve modası geçmiş üretim yöntemlerini gereksiz hale getiriyor. Sayesinde en son teknolojiler ve en modern malzemeler bitmiş ürünler eskisinden birkaç kat daha hızlı üretilir.

Diş alanında 3D baskının avantajları:

• frezeleme ile yapılamayan içi boş iç kesitli ürünler üretme yeteneği;
• gerekli ürünlerin üretiminin önemli ölçüde hızlandırılması;
• ek personel olmadan üretim hacimlerinin arttırılması;
• Üretim israfını neredeyse sıfıra indiren, malzemeyi temizlendikten sonra yeniden kullanma yeteneği.

2.6 İkinci bölüme ilişkin sonuçlar.

Yukarıdakilerin hepsinden belirli sonuçlar çıkarılabilir. Titanyum eski çağlardan beri bilinmektedir, ancak uzun süredir işlenmesi için herhangi bir teknolojinin bulunmaması nedeniyle diş hekimliğinde uygulama alanı bulamamıştır. Zamanla bu durum değişmeye başladı ve günümüzde titanyum, son restorasyonların estetiğinden ödün vermeden çeşitli şekillerde işleniyor.

Titanyumun diş hekimliğinde ortaya çıkışından günümüze kadar birçok işleme yöntemi ortaya çıkmıştır. Hepsinin hem dezavantajları hem de avantajları var. Bu çeşitlilik doğal olarak titanyumun yadsınamaz bir avantajıdır, çünkü her laboratuvar ve özellikle her diş teknisyeni, eldeki göreve bağlı olarak titanyumla çalışma yöntemini tam olarak daha uygun olarak seçebilir.

Literatürü analiz ettikten sonra, diş hekimliğinde titanyumu işlemeye yönelik mevcut veya bilinen tüm yöntemler arasında en umut verici ve en iyi yöntemin, en fazla avantaja sahip olduğu ve pratikte hiçbir dezavantajı olmadığı için titanyumla 3D baskı yöntemi olduğunu bulduk.

Çözüm

Yukarıda tartışılan tüm materyallerden tek bir sonuç çıkarılabilir: Titanyum yeni fikirler verdi ve birçok işlemi önemli ölçüde hızlandırdı. Mütevazı geçmişine rağmen titanyum diş hekimliğinde önde gelen bir malzeme haline geldi. Titanyum alaşımları ortopedik diş hekimliğinde gerekli olan hemen hemen tüm niteliklere sahiptir: biyoenerji, güç, sertlik, sertlik, dayanıklılık, korozyon direnci, düşük özgül ağırlık. Diş hekimliği için vazgeçilmez olan birçok niteliğe rağmen titanyum, bitmiş ürünün kalitesini kaybetmeden birçok şekilde işlenebilmektedir. Bugün, titanyum alaşımlarının yüksek kalitede işlenmesi için gerekli tüm araç ve ekipmanlara zaten sahibiz.

Titanyum ürünleri üretmeye yönelik tüm yöntemleri analiz ettikten sonra en ilerici yöntemin 3D baskı olduğu sonucuna varabiliriz. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında sürecin basitliği gibi bir takım avantajları vardır. Titanyum damgalamanın aksine, 3D baskı neredeyse mükemmel bir doğruluğa sahiptir. Bilgisayarlı frezeleme teknolojisi de yüksek hassasiyet sağlar ancak 3D baskının aksine bir ürünün içi boş iç parçalarını yeniden üretemez. Ayrıca 3D baskı, neredeyse hiç üretim atığı olmadığından ve baskıda kullanılan kalan malzeme temizlendikten sonra yeniden kullanılabildiğinden çok ekonomiktir. Enjeksiyon kalıplama yöntemi ve plastik deformasyon yöntemi karmaşık teknolojik ekipman gerektirir. Ancak ürün imalatının hassasiyeti hala 3D baskıyla karşılaştırılamaz.

Sonuç olarak, 3D baskı yönteminin şu anda diş hekimliğinde titanyum alaşımlarından yapılmış ürünlerle çalışmanın en umut verici, ilerici ve uygun maliyetli yöntemi olduğu sonucuna varabiliriz.

Kaynakça

1. Dergi "Diş Teknisyeni". Titanyum - modern diş hekimliğine yönelik bir malzeme / Alexander Modestov © Medical Press LLC (No. 3 (38) 2003) 1997-2015.
2. Ervandyan, A.G. Ortopedik diş hekimliğinde CAD/CAM teknolojileri [Elektronik kaynak] / Harutyun Geghamovich Ervandyan, 4/10/2015. – Erişim modu: https://www.. – Cap. ekrandan.
3. Trezubov, V.N. Ortopedik diş hekimliği. Uygulamalı malzeme bilimi / V.N. Trezubov, L.M. Mişnev, E.N. Zhulev. – M.: 2008. – 473 s.
4. sgma [Elektronik kaynak] “CAD/CAM teknolojileri: diş laboratuvarları için iyi haberler” Erişim modu: ücretsiz, 26.04.2008. http://sgma.ucoz.ru/publ/3-1-0-21 – Kap. ekrandan
5. Mironova M.L. "Hareketli protezler: öğretici" - M .: "GEOTAR-Medya" 2009.
6. Andryushchenko I.A., Ivanov E.A., Krasnoselsky I.A. “Protez dişler için yeni alaşımlar” // Ortopedik diş hekimliğinde güncel konular. M., 1968.
7. Kopeikin V.N., Efremova L.A., Ilyashenko V.M. “Ortopedik diş hekimliği kliniğinde yeni alaşımların kullanımı” // Ortopedik diş hekimliğinde güncel konular, - M., 1968.
8. Bolton W. "Yapısal malzemeler: metaller, alaşımlar, polimerler, seramikler, kompozitler." M.: "Dodeka-XXI" yayınevi, 2004.
9. Nurt R.V. İngilizceden çeviri tarafından düzenlendi Pakhomova G.N. “Dişçilik malzemeleri biliminin temelleri.” "KMK-Yatırım" 2004.
10. Titan [Elektronik kaynak]. Erişim modu: ücretsiz. http://chem100.ru/text.php?t=1926 - Kap. ekrandan.

Titanyum ve tantal – tıpta “uzlaşma sağlayan” metaller
Çeşitli metal ürünlerin tıpta kullanımı eski çağlardan beri uygulanmaktadır. Bunların bir kombinasyonu kullanışlı özellikler mukavemet, dayanıklılık, esneklik, süneklik, esneklik gibi metaller ve alaşımlarının, özellikle ortopedik yapıların, tıbbi aletlerin, kırıkların hızlı iyileşmesine yönelik cihazların imalatında alternatifi yoktur. Son yıllarda, "şekil hafızası" etkisinin keşfi ve diğer yeniliklerin tanıtılması sayesinde metaller, damar ve beyin cerrahisinde dikiş malzemesi, damarları ve arterleri genişletmek için örgü stentler, büyük endoprotezlerin üretiminde de yaygın olarak kullanılmaya başlandı. ve oftalmolojik ve diş implantolojisinde.

Bununla birlikte, tüm metaller tıbbi alanda kullanıma uygun değildir ve buradaki ana yıkıcı nedenler, korozyona yatkınlık ve canlı dokularla reaksiyona girmedir; bu faktörler, hem metal hem de vücudun kendisi için yıkıcı sonuçlar doğuran faktörlerdir.

Elbette altın ve platin grubu metaller (platin, iridyum, osmiyum, paladyum, rodyum vb.) rekabette öne çıkıyor. Bununla birlikte, değerli metallerin kitlesel kullanım için kullanılması olasılığı, aşırı derecede yüksek maliyetleri nedeniyle pratikte mevcut değildir ve belirli spesifik klinik durumlarda talep edilen faydalı özelliklerin kombinasyonu, her zaman asil metallerin doğasında yoktur.

Bu alanda bugüne kadar önemli bir yer, gerekli özellikleri elde etmek için belirli katkı maddeleri ile alaşımlanan paslanmaz çelikler tarafından işgal edilmiştir. Ancak değerli metallerden yüzlerce kat daha ucuz olan bu tür metal malzemeler, korozyona ve diğer agresif etkilere etkili bir şekilde direnmemekte, bu da bunların bir dizi tıbbi ihtiyaç için kullanılma olasılığını önemli ölçüde sınırlamaktadır. Ayrıca, vücut içine implante edilen paslanmaz çelik ürünlerin aşılanmasının önündeki bir engel, bunların canlı dokularla çatışması ve yüksek risk reddedilme ve diğer komplikasyonlar.

Bu iki kutup arasında bir tür uzlaşma, titanyum ve tantal gibi metallerdir: güçlü, dövülebilir, neredeyse korozyona uğramaz, Yüksek sıcaklık erime ve en önemlisi biyolojik açıdan tamamen nötrdür, çünkü vücut tarafından kendi dokusu olarak algılanırlar ve pratik olarak reddedilmeye neden olmazlar. Maliyete gelince, titanyum için yüksek değildir, ancak paslanmaz çeliklerinkini önemli ölçüde aşmaktadır. Oldukça nadir bir metal olan tantal, titanyumdan on kat daha pahalıdır, ancak yine de onunla karşılaştırıldığında çok daha ucuzdur. değerli metaller. Temel operasyonel özelliklerin çoğu benzer olmasına rağmen, bazılarında hala titanyumdan daha düşüktür, bazılarında ise ondan üstündür, bu da aslında uygulamanın uygunluğunu belirler.

Bu nedenlerden dolayı, genellikle "tıbbi metaller" olarak adlandırılan titanyum ve tantal ile bunların bazı alaşımları, birçok tıbbi alanda yaygınlaşmıştır. Bir takım özellikler bakımından farklılık gösteren ve dolayısıyla birbirlerini tamamlayan özellikler ortaya koyarlar. modern tıp gerçekten muazzam umutlar.

Aşağıda titanyum ve tantalın benzersiz özellikleri, tıpta kullanımlarının ana alanları ve bu metallerin çeşitli üretim biçimlerinin alet, ortopedik ve cerrahi ekipman imalatında kullanımı hakkında daha ayrıntılı olarak konuşacağız.

Titanyum ve tantal – tanımı, mevcut özellikleri

Tıp için titanyum

Çeliğe benzeyen gümüşi bir renk tonuna sahip hafif bir metal olan Titanyum (Ti) kimyasal elementler Dördüncü grupta yer alan periyodik tablo dördüncü periyot, atom numarası 22 (Şekil 1).

Şekil 1. Titanyum külçesi.

Atomik kütlesi 47,88 ve özgül yoğunluğu 4,52 g/cm3'tür. Erime noktası – 1669°C, kaynama noktası –3263°C. Yüksek stabiliteye sahip endüstriyel kalitelerde dört değerliklidir. İyi süneklik ve dövülebilirlik ile karakterize edilir.

Hem hafif hem de Fe'den iki kat, Al'dan altı kat daha yüksek mekanik dayanıma sahip olan titanyum, aynı zamanda düşük bir termal genleşme katsayısına sahip olduğundan geniş bir sıcaklık aralığında kullanılmasına olanak tanıyor.

Titanyum, demirden dört kat daha az ve alüminyumdan bir kat daha az olan düşük bir ısı iletkenliği ile karakterize edilir. 20°C'de termal genleşme katsayısı nispeten küçüktür ancak daha fazla ısıtmayla artar.

Bu malzeme aynı zamanda yabancı elementlerin varlığına bağlı olarak 42·11 -8 ...80·11 -6 Ohm cm aralığında değişebilen çok yüksek elektrik direnciyle de öne çıkar.

Titanyum düşük elektrik iletkenliğine sahip paramanyetik bir metaldir. Ve paramanyetik metallerde manyetik duyarlılık kural olarak ısındıkça azalsa da, bu bağlamda titanyum bir istisna olarak sınıflandırılabilir, çünkü manyetik duyarlılığı tam tersine sıcaklık arttıkça artar.

Yukarıdaki özelliklerin toplamından dolayı titanyum, pratik tıp ve tıbbi alet yapımının çeşitli alanları için bir hammadde olarak kesinlikle vazgeçilmezdir. Bununla birlikte, bu amaç için kullanılabilecek en değerli titanyum kalitesi, korozyona karşı en yüksek direnci ve bunun sonucunda hipoalerjenitesidir.

Titanyum korozyon direncini, 530-560 °C'ye kadar sıcaklıklarda metal yüzeyinin agresif kimyasal ve biyolojik ortamlara karşı tamamen nötr olan en güçlü doğal koruyucu TiO2 oksit filmi ile kaplanmış olmasına borçludur. Korozyon direnci açısından titanyum, platin ve platin metalleriyle karşılaştırılabilir ve hatta bu asil metalleri bile geride bırakıyor. Özellikle asit bazlı ortamlara karşı son derece dayanıklıdır, kral suyu gibi agresif bir "kokteylde" bile çözünmez. Kimyasal bileşimi pek çok açıdan insan lenfine benzer olan deniz suyundaki titanyumun aşındırıcı tahribat yoğunluğunun, bin yılda 0,00003 mm/yıl veya 0,03 mm'yi aşmadığını belirtmek yeterlidir!

Titanyum yapıların insan vücuduna karşı biyolojik inertliği nedeniyle, implante edildiklerinde reddedilmezler ve alerjik reaksiyonlara neden olmazlar, yapısı daha sonraki yaşam boyunca sabit kalan kas-iskelet sistemi dokularıyla hızla kaplanırlar.

Titanyumun önemli bir avantajı, kitlesel kullanımı mümkün kılan uygun fiyatlı olmasıdır.

Titanyum kaliteleri ve titanyum alaşımları
Titanyumun en popüler tıbbi sınıfları teknik olarak saf VT1-0, VT1-00, VT1-00sv'dir. Neredeyse hiç safsızlık içermezler; bunların miktarı o kadar önemsizdir ki sıfır hata içinde dalgalanır. Dolayısıyla, VT1-0 kalitesi yaklaşık %99,35-99,75 oranında saf metal içerir ve VT1-00 ve VT1-00sv kaliteleri sırasıyla %99,62-99,92 ve %99,41-99,93 oranında saf metal içerir.

Günümüzde tıpta kimyasal bileşimleri ve mekanoteknolojik parametreleri değişen çok çeşitli titanyum alaşımları kullanılmaktadır. Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn en çok alaşım katkı maddeleri olarak kullanılır. En etkili stabilizatörler Zr, Au ve platin grubu metallerdir. Titanyuma %12'ye kadar Zr eklendiğinde korozyon direnci kat kat artar. En büyük etki, titanyuma az miktarda Pt ve platinoidler Pd, Rh, Ru eklenerek elde edilebilir. Bu elementlerin yalnızca% 0,25'inin Ti'ye dahil edilmesi, kaynayan konsantre H2S04 ve HCl ile etkileşiminin aktivitesini onlarca büyüklükte azaltmayı mümkün kılar.

Ti-6Al-4V alaşımı implantoloji, ortopedi ve cerrahide yaygınlaştı ve performans parametrelerinde kobalt ve paslanmaz çelik bazlı "rakiplere" göre önemli ölçüde üstün oldu. Özellikle titanyum alaşımlarının elastik modülü iki kat daha düşüktür. Tıbbi uygulamalar için (osteosentez implantları, eklem endoprotezleri vb.) bu büyük bir avantajdır çünkü implantın elastik modülün 5¸20 GPa olduğu vücudun yoğun kemik yapılarıyla daha yüksek mekanik uyumluluğunu sağlar. Geliştirilmesi ve uygulanması özellikle ilgili olan titanyum-niyobyum alaşımları, bu bağlamda daha da düşük göstergelerle (40 GPa'ya kadar ve altı) karakterize edilir. Ancak ilerleme durmuyor ve bugün geleneksel Ti-6Al-4V'nin yerini alüminyum ve vanadyum içermeyen yeni tıbbi alaşımlar Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr ve Ti-12Mo-6Zr alıyor - Küçük olmasına rağmen canlı doku üzerinde toksik etkiye sahip elementler.

Son zamanlarda, malzemesi titanyum nikelit TiNi olan biyomekanik olarak uyumlu implantlar, tıbbi ihtiyaçlar için giderek daha fazla talep görmektedir. Bu alaşımın artan popülaritesinin nedeni, onun doğasında olan sözdedir. Şekil hafıza etkisi (SME). Bunun özü, düşük sıcaklıklarda deforme olan bir kontrol numunesinin, yeni edinilen şeklini sürekli olarak koruyabilmesi ve daha sonra ısıtıldığında, süper esneklik sergilerken orijinal konfigürasyonunu geri kazanabilmesi gerçeğinde yatmaktadır. Nikelid-titanyum yapıları özellikle omurga yaralanmalarının ve kas-iskelet sistemi distrofisinin tedavisinde vazgeçilmezdir.

Tıp için tantal

Tanım ve kullanışlı özellikler
Tantal (Ta, lat. Tantal), onu kaplayan Ta 2 O 5 pentoksit filminden kaynaklanan, gümüş-mavimsi bir "kurşun" tonunun ağır, refrakter bir metalidir. Altıncı periyodun beşinci grubunun ikincil alt grubunda yer alan, atom numarası 73 olan, Periyodik Tablonun kimyasal elementlerinden biridir (Şekil 2).

Şekil 2. Tantal kristalleri.

Tantalın atom kütlesi 180,94 ve 20 °C'de 16,65 g/cm3 yüksek özgül yoğunluğa sahiptir (karşılaştırma için: Fe'nin özgül yoğunluğu 7,87 g/cm3, Pv 11,34 g/cm3'tür). Erime noktası – 3017 °C (yalnızca W ve Re daha refrakterdir). 1669°C, kaynama noktası – 5458°C. Tantal paramanyetiklik özelliği ile karakterize edilir: oda sıcaklığında spesifik manyetik duyarlılığı 0,849·10 -6'dır.

Yüksek düzeyde sertlik ve plastisiteyi saf haliyle birleştiren bu yapısal malzeme, her türlü mekanik işleme (damgalama, haddeleme, dövme, çekme, bükme, kesme vb.) uygundur. Düşük sıcaklıklarda kuvvetli sertleşme olmadan, deformasyon etkilerine maruz kalmadan (sıkıştırma seviyesi %98,8) ve ön pişirmeye gerek kalmadan işlenir. Tantal –198 °C'ye dondurulsa bile sünekliğini kaybetmez.

Tantalın elastiklik modülü 25 °C'de 190 H/m2 veya 190·102 kgf/mm2'dir, bu sayede kolayca tel halinde işlenebilir. Ayrıca en ince tantal levhayı (kalınlığı yaklaşık 0,039 mm) ve diğer yapısal yarı mamul ürünleri de üretiyoruz.

Ta'nın bir tür "ikizi" Nb'dir ve birçok benzer özellik ile karakterize edilir.

Tantal, agresif ortamlara karşı olağanüstü direnciyle öne çıkıyor. Bu, tıp da dahil olmak üzere birçok endüstride kullanım için en değerli özelliklerinden biridir. HNO 3, H 2 SO 4, HCl, H 3 PO 4 gibi inorganik agresif asitlerin yanı sıra herhangi bir konsantrasyondaki organik asitlere karşı dayanıklıdır. Bu parametrede yalnızca asil metaller aşılır ve o zaman bile her durumda değil. Bu nedenle Ta, Au, Pt ve diğer birçok değerli metalden farklı olarak kral suyu HNO 3 +3HCl'yi bile "göz ardı eder". Tantal alkalilere karşı biraz daha az dayanıklıdır.

Ta'nın yüksek korozyon direnci, atmosferik oksijenle ilişkili olarak da kendini gösterir. Oksidasyon işlemi yalnızca 285 °C'de başlar: metal üzerinde tantal pentoksit Ta205'in yüzey koruyucu bir filmi oluşturulur. Metali agresif reaktiflere karşı bağışık kılan, tüm Ta oksitler arasında tek kararlı olan bu filmin varlığıdır. Bu nedenle, tantalın tıp için özellikle değerli bir özelliği, insan vücudu ile yüksek biyouyumluluk olması, içine implante edilen tantal yapılarını reddetmeden kendi dokusu olarak algılamasıdır. Bu en değerli kaliteye dayanarak tıbbi kullanım Rekonstrüktif cerrahi, ortopedi, implantoloji gibi alanlarda.

Tantal nadir metallerden biridir: yer kabuğundaki rezervleri yaklaşık %0,0002'dir. Bu, bu yapısal malzemenin yüksek maliyetine neden olur. Bu nedenle, saf tavlanmış tantaldan üç ila dört kat daha fazla sertliğe sahip olan, ana metale uygulanan koruyucu korozyon önleyici kaplamaların ince filmleri formunda tantal kullanımının bu kadar yaygın olmasının nedeni budur.

Daha da sık olarak tantal, elde edilen bileşiklere gerekli fiziksel, mekanik ve kimyasal özelliklerden oluşan bir kompleks kazandırmak için daha ucuz metallerde alaşım katkı maddesi olarak alaşım formunda kullanılır. Tantal ilaveli çelik, titanyum ve diğer metal alaşımları, kimyasal ve tıbbi alet yapımında yaygın olarak talep görmektedir. Bunlardan özellikle bobinler, damıtma cihazları, havalandırıcılar, X-ışını ekipmanı, kontrol cihazları vb. imalatıyla uğraşırlar. Tıpta tantal ve bileşikleri aynı zamanda ameliyathane ekipmanlarının üretiminde de kullanılmaktadır.

Daha ucuz olmasına rağmen birçok yeterli performans özelliğine sahip olan tantalın, bazı alanlarda platin-iridyum grubunun değerli metallerinin yerini başarılı bir şekilde alabileceği dikkat çekicidir.

Tantal dereceleri ve alaşımları
İstatistiksel hata dahilinde safsızlık içeriğine sahip alaşımsız titanyumun ana dereceleri şunlardır:

• HDTV: Ta - %99,9, (Nb) - %0,2. (Ti), (Al), (Co), (Ni) gibi diğer yabancı maddeler yüzde binde biri ve on binde biri oranında bulunur.
• HDTV 1: Belirtilen kalitenin kimyasal bileşimi %99,9 Ta'dan oluşur. Endüstriyel tantalda her zaman mevcut olan niyobyum (Nb) yalnızca %0,03'e karşılık gelir.
• TC: Evet – %99,8. Safsızlıklar (%'den fazla değil): Nb - %0,1, Fe - %0,005, Ti, H - her biri %0,001, Si - %0,003, W+Mo, O - her biri %0,015, Co - %0,0001, Ca - %0,002 , Na, Mg, Mn - her biri %0,0003, Ni, Zr, Sn - her biri %0,0005, Al - her biri %0,0008, Cu, Cr - her biri %0,0006, C, N - her biri %0,01.
• T: Ta - %99,37, Nb - %0,5, W - %0,05, Mo - %0,03, (Fe) - %0,03; (Ti) - %0,01, (Si) - %0,005.

Ta'nın yüksek sertlik değerleri, buna dayalı yapısal sert alaşımların, örneğin W (TV) ile Ta'nın üretilmesini mümkün kılar. TiC alaşımının tantal analogu TaC ile değiştirilmesi, yapısal malzemenin mekanik özelliklerini önemli ölçüde optimize eder ve uygulama olanaklarını genişletir.

Ta'nın tıbbi amaçlarla uygunluğu
Dünyada üretilen tantalın yaklaşık %5'i tıbbi ihtiyaçlara harcanmaktadır. Buna rağmen bu endüstride kullanımının önemi göz ardı edilemez.

Daha önce belirtildiği gibi tantal, yüzeyinde kendiliğinden oluşan ince ancak çok güçlü ve kimyasal olarak dirençli Ta 2 O 5 pentoksit filmi nedeniyle en iyi metalik biyoinert malzemelerden biridir. İmplantın canlı doku ile füzyon sürecini kolaylaştıran ve hızlandıran yüksek yapışma oranları nedeniyle, tantal implantların reddedilme yüzdesi düşüktür ve inflamatuar reaksiyonların olmaması söz konusudur.

Levhalar, çubuklar, teller ve diğer formlar gibi tantaldan yarı mamul ürünler, plastik, kalp, nöro-ve osteocerrahide dikiş dikmek, kemik parçalarını birleştirmek, damarların stentlenmesini ve kırpılmasını sağlamak için talep edilen yapıları yapmak için kullanılır (Şekil 3) .

Şekil 3. Omuz eklemindeki tantal bağlantı yapısı.

İnce tantal plaka ve ağ yapılarının kullanımı çene-yüz cerrahisinde ve travmatik beyin yaralanmalarının tedavisinde uygulanmaktadır. Tantal iplik lifleri kas ve tendon dokusunun yerini alır. Tantal Kullanımı Cerrahlar, karın ameliyatları sırasında, özellikle karın boşluğunun duvarlarını güçlendirmek için tantal lifi kullanırlar. Tantal ağlar oftalmik protez alanında vazgeçilmezdir. En iyi tantal iplikler sinir gövdelerini yenilemek için bile kullanılıyor.

Ve tabii ki Ta ve bileşikleri, Ti ile birlikte ortopedi ve implantolojide eklem endoprotezleri ve diş protezlerinin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Yeni milenyumun başlangıcından bu yana, statik elektrik alanlarının aktive edilmesi ilkesine dayanan yenilikçi tıp alanı giderek daha popüler hale geldi. insan vücuduİstenilen biyoprosesler. Tantal pentoksit kaplama Ta 2 O 5'in yüksek elektret özelliklerinin varlığı bilimsel olarak kanıtlanmıştır. Titanyum oksit elektret filmleri damar cerrahisinde, endoprotezde ve tıbbi alet ve cihazların yapımında halihazırda yaygınlaşmıştır.

Tıbbın belirli dallarında titanyum ve tantalın pratik uygulaması

Travmatoloji: kırıkları iyileştirmek için yapılar

Günümüzde kırıkların iyileşmesini hızlandırmak için bu tür yöntemler giderek daha fazla kullanılmaktadır. yenilikçi teknoloji metal osteosentezi gibi. Kemik parçalarının stabil pozisyonunu sağlamak için vücuda implante edilen hem harici hem de dahili çeşitli sabitleme yapıları kullanılır. Ancak daha önce kullanılan çelik ürünler, gövdenin agresif ortamının ve galvanizleme olgusunun etkisi altında korozyona yatkın olmaları nedeniyle düşük verimlilik göstermektedir. Sonuç, hem fiksatiflerin kendilerinin hızlı bir şekilde tahrip edilmesi hem de bir reddetme reaksiyonu olup, Fe iyonlarının vücudun elektrik alanındaki kas-iskelet sistemi dokularının fizyolojik ortamı ile aktif etkileşimi nedeniyle şiddetli ağrının arka planında inflamatuar süreçlere neden olur.

Kaçınmak istenmeyen sonuçlar canlı dokularla biyolojik olarak uyumlu titanyum ve tantal fiksatif implantların üretilmesine olanak sağlar (Şekil 4).

Şekil 4. Osteosentez için titanyum ve tantal yapılar.

Basit ve karmaşık konfigürasyonların bu tür tasarımları, insan vücudunda uzun vadeli ve hatta kalıcı uygulama için kullanılabilir. Bu özellikle yaşlı hastalar için önemlidir çünkü çapanın çıkarılması için ameliyat ihtiyacını ortadan kaldırır.

Endoprotez

Yapay mekanizmalar implante edildi cerrahi olarak Kemik dokusuna yerleştirilen protezlere endoprotez denir. En yaygın olanı eklemlerin endoprotezleridir - kalça, omuz, dirsek, diz, ayak bileği vb. Eklemin doğal restorasyona tabi olmayan bir kısmının çıkarıldığı ve daha sonra endoprotez implantla değiştirildiği endoprotez değiştirme süreci her zaman karmaşık bir işlemdir.

Endoprotezlerin metal bileşenlerine bir takım ciddi gereksinimler getirilmektedir. Aynı anda sertlik, mukavemet, elastikiyet, gerekli yüzey yapısını oluşturma yeteneği, vücuttan gelen aşındırıcı etkilere karşı direnç, reddedilme riskini ortadan kaldırma ve diğer faydalı niteliklere sahip olmaları gerekir.

Endoprotezlerin üretiminde çeşitli biyoinert metaller kullanılabilir. Aralarında lider yer titanyum, tantal ve bunların alaşımlarıdır. Dayanıklı, güçlü ve işlenmesi kolay olan bu malzemeler etkili osseointegrasyon sağlar (kemik dokusu tarafından vücudun doğal dokuları olarak algılanır ve olumsuz tepkiler) ve kemiklerin hızlı füzyonu, protezin onlarca yıl olarak tahmin edilen uzun süreler boyunca stabilitesini garanti eder. İncirde. Şekil 5 kalça artroplastisinde titanyum kullanımını göstermektedir.

Şekil 5. Titanyum kalça protezi.

Endoprotezde, tamamen metal yapıların kullanımına alternatif olarak, protezin metalik olmayan bileşenlerinin yüzeyine Ti ve Ta oksit bazlı koruyucu biyouyumlu kaplamaların plazma püskürtme yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır.

Saf titanyum ve alaşımları. Endoprotez alanında buldukları geniş uygulama hem saf Ti (örn. %98,2-99,7 Ti içeriğine sahip CP-Ti) hem de alaşımları. Bunlardan en yaygın olanı Ti-6AI-4V'dir. Yüksek oranlar korozyon direnci ve biyolojik inertlik ile karakterize edilen mukavemet. Ti-6A1-4V alaşımı, özellikle yüksek mekanik mukavemet ile karakterize edilir ve kemiğe son derece yakın burulma-eksenel özelliklere sahiptir.

Bugüne kadar bir dizi modern titanyum alaşımı geliştirilmiştir. Dolayısıyla Ti-5AI-2.5Fe ve Ti-6AI-17 Niyobyum alaşımlarının kimyasal bileşimi toksik V içermez, ayrıca düşük elastik modül ile karakterize edilir. Ve Ti-Ta30 alaşımı, implantın metal-seramik bileşenleriyle uzun süreli etkileşim sırasında stabilitesini belirleyen, metal-seramiklerle karşılaştırılabilir bir termal genleşme modülünün varlığıyla karakterize edilir.

Tantal-zirkonyum alaşımları. Ta+Zr alaşımları, korozyon ve galvanik dirence dayalı olarak vücut dokularıyla biyouyumluluk, yüzey sertliği ve trabeküler (gözenekli) yapı gibi endoprotez açısından önemli özellikleri bir araya getirir. metal yüzey. Trabeküler özellik sayesinde osseointegrasyon sürecinin önemli ölçüde hızlanması mümkündür - implantın metal yüzeyinde canlı kemik dokusunun büyümesi.

Titanyum tel örgüden yapılmış elastik endoprotezler. Yüksek plastisiteleri ve hafiflikleri nedeniyle, modern rekonstrüktif cerrahi ve diğer tıp endüstrileri, en ince titanyum tel örgü - "örümcek ağı" formundaki yenilikçi elastik endoprotezleri aktif olarak kullanmaktadır. Elastik, güçlü, elastik, dayanıklı ve biyoinert özelliklerini koruyan mesh, yumuşak doku endoprotezleri için ideal bir malzemedir (Şekil 6).

Şekil 6. Yumuşak doku plastikleri için titanyum alaşımlı ağ endoprotezi.

“Ağ” halihazırda jinekoloji, çene cerrahisi ve travmatoloji gibi alanlarda başarıyla test edilmiştir. Uzmanlara göre, titanyum örgülü endoprotezlerin stabilite açısından eşi benzeri yok ve neredeyse sıfır yan etki riski var.

Şekil hafızalı titanyum-nikel tıbbi alaşımlar

Günümüzde tıbbın çeşitli alanlarında titanyum nikelid alaşımları yaygın olarak kullanılmaktadır. şekil hafıza efektli (SME). Bu malzeme insan kas-iskelet sisteminin bağ-kıkırdak dokusunun endoprotezinde kullanılır.

Titanyum nikelid (uluslararası terim nitinol), Ti ve Ni'nin eşit oranlarda alaşımlanmasıyla elde edilen intermetalik bir bileşik TiNi'dir. Nikel-titanyum alaşımlarının en önemli özelliği, EFM'nin dayandığı süper elastikiyet özelliğidir.

Etkinin özü, numunenin belirli bir sıcaklık aralığında soğutulduğunda kolayca deforme olması ve süper elastik özelliklerin ortaya çıkmasıyla sıcaklık başlangıç ​​​​değerine yükseldiğinde deformasyonun kendiliğinden düzelmesidir. Başka bir deyişle, eğer bir nitinol alaşımı plakası düşük sıcaklıkta bükülürse, o zaman aynı sıcaklıkta bükülür. sıcaklık koşulları yeni şeklini süresiz olarak koruyacaktır. Ancak sıcaklık orijinal sıcaklığına çıkarıldığında plaka tekrar yay gibi düzleşecek ve orijinal şeklini alacaktır.

Ürün örnekleri tıbbi amaçlar Nitinol alaşımından yapılmış olanlar aşağıdaki şekillerde gösterilmektedir. 7, 8, 9, 10.

Şekil 7. Travmatolojiye yönelik titanyum nikelitten yapılmış bir dizi implant (zımba, kelepçe, kelepçe vb. şeklinde).

Şekil 8. Ameliyat için bir dizi titanyum nikelid implant (klempler, dilatörler, cerrahi aletler şeklinde).

Şekil 9. Omurga bilimi için titanyum nikelürden yapılmış gözenekli malzeme ve implant örnekleri (iç-protezler, plaka şeklinde ve silindirik ürünler şeklinde).

Şekil 10. Çene-yüz cerrahisi ve diş hekimliği için titanyum nikelidden yapılmış malzemeler ve endoprotezler.

Ayrıca nikelür-titanyum alaşımları, çoğu titanyum bazlı ürün gibi, yüksek korozyon ve galvanik dirençleri nedeniyle biyolojik olarak inerttir. Bu nedenle biyomekanik olarak uyumlu implantların (BCI) üretimi için insan vücuduyla ilişkili olarak ideal bir malzemedir.

Vasküler stentlerin üretiminde Ti ve Ta'nın uygulanması

Stentler (İngiliz stentlerinden) - tıpta özel, elastik örgülü silindirik çerçeveler, büyük damarların (damarlar ve arterler) içine yerleştirilmiş metal yapılar ve ayrıca diğer içi boş organlar (yemek borusu, bağırsaklar, safra-idrar kanalları vb.) patolojik olarak daraltılmış alanlarda, bunları gerekli parametrelere genişletmek ve açıklığı yeniden sağlamak için.

Stentleme yönteminin en popüler uygulaması damar cerrahisi ve özellikle koroner anjiyoplasti gibi alanlardadır (Şekil 11).

Şekil 11. Titanyum ve tantal vasküler stent örnekleri.

Bugüne kadar beş binden fazla vasküler stent bilimsel olarak geliştirildi ve gerçek uygulamaya sunuldu. çeşitli türler ve tasarımlar. Orijinal alaşımın bileşimi, uzunluğu, delik konfigürasyonu, yüzey kaplama tipi ve diğer çalışma parametreleri bakımından farklılık gösterirler.

Vasküler stentlere yönelik gereksinimler, bunların kusursuz işlevselliğini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır ve bu nedenle çeşitlidir ve çok yüksektir.

Bu ürünler şöyle olmalıdır:

• vücut dokularıyla biyouyumlu;
• esnek;
• elastik;
• dayanıklı;
• radyoopak vb.

Günümüzde metal stent üretiminde kullanılan ana malzemeler bileşimlerdir. asil metaller, ayrıca vücut dokularıyla tamamen biyoentegre olan ve diğer tüm gerekli fiziksel ve mekanik özelliklerin bir kompleksini birleştiren Ta, Ti ve alaşımları (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinol).

Kemiklerin, kan damarlarının ve sinir liflerinin dikilmesi

Çeşitli mekanik yaralanmalar veya bazı hastalıkların komplikasyonları sonucu hasar gören periferik sinir gövdelerinin restorasyonu için ciddi cerrahi müdahale gerekir. Durum genellikle daha da kötüleşiyor benzer patolojiler yaralanmanın arka planında gözlemlendi ilgili organlar Kemikler, kan damarları, kaslar, tendonlar vb. gibi. Bu durumda spesifik dikişlerin uygulanmasıyla kapsamlı bir tedavi programı geliştirilir. Dikiş malzemesinin üretimi için bir başlangıç ​​\u200b\u200bmalzemesi olarak - iplikler, bağlantı elemanları, bağlantı elemanları vb. – titanyum, tantal ve bunların alaşımları, kimyasal biyouyumluluğa ve gerekli tüm fiziksel ve mekanik özelliklere sahip metaller olarak kullanılır.

Aşağıdaki şekillerde bu tür operasyonların örnekleri gösterilmektedir.

Şekil 12. Titanyum kelepçelerle kemik dikişi.

Şekil 13. En iyi tantal iplikleri kullanılarak bir sinir lifi demetinin dikilmesi.

Şekil 14. Tantal zımba kullanılarak kapların mühürlenmesi.

Şu anda nöroosteo ve vazoplasti için giderek daha ileri teknolojiler geliştiriliyor, ancak bunun için kullanılan titanyum-tantal malzemeler avuç içi diğerlerinin üzerinde kalmaya devam ediyor.

Estetik cerrahi

Estetik cerrahiİdeal anatomik oranlarını yeniden yaratmak amacıyla organ kusurlarının cerrahi olarak çıkarılmasını ifade eder. Çoğu zaman, bu tür rekonstrüksiyonlar, dokuya plakalar, ağlar, yaylar vb. Şeklinde implante edilen çeşitli metal ürünler kullanılarak gerçekleştirilir.

Bu bağlamda özellikle gösterge niteliğinde olan kraniyoplasti, kranyal şekil bozukluklarını düzeltmeye yönelik bir operasyondur. Her spesifik klinik durumun endikasyonlarına bağlı olarak, ameliyat edilen bölgeye sert titanyum plakalar veya elastik tantal ağlar uygulanarak kraniyoplasti gerçekleştirilebilir. Her iki durumda da, hem alaşım katkı maddeleri içermeyen saf metallerin hem de bunların biyoinert alaşımlarının kullanımına izin verilir. Kranioplasti örnekleri kullanılarak titanyum plaka ve tantal ağ aşağıdaki şekillerde gösterilmektedir.

Şekil 15. Titanyum plaka kullanılarak yapılan kraniyoplasti.

Şekil 16. Tantal ağ kullanılarak kraniyoplasti.

Titanyum-tantal yapılar aynı zamanda yüz, göğüs, kalça ve diğer birçok organın kozmetik restorasyonu için de kullanılabilir.

Beyin cerrahisi (mikro kliplerin uygulanması)

Klipsleme (İngiliz klipsli kelepçe), kanamayı durdurmayı (özellikle anevrizma yırtıldığında) veya yaralı hastaları kan dolaşımından kapatmayı amaçlayan, beyin damarları üzerinde yapılan bir beyin cerrahisi operasyonudur. küçük gemiler. Kırpma yönteminin özü, hasarlı bölgelere minyatür metal kelepçelerin - klipslerin - uygulanmasıdır.

Özellikle beyin cerrahisi alanında kırpma yöntemine olan talep, küçük beyin damarlarının geleneksel yöntemler kullanılarak bağlanmasının imkansızlığı ile açıklanmaktadır.

Ortaya çıkan klinik durumların çeşitliliği ve özgüllüğü nedeniyle, nöroşirürji pratiğinde, spesifik amaç, sabitleme yöntemi, boyut ve diğer fonksiyonel parametreler açısından farklılık gösteren çok çeşitli vasküler klipler kullanılmaktadır (Şekil 17).

Şekil 17. Serebral anevrizmaların bağlantısını kesmek için kullanılan klipler.

Fotoğraflarda klipsler büyük görünüyor ancak gerçekte bir çocuğun tırnağından daha büyük değiller ve mikroskop altına yerleştiriliyorlar (Şekil 18).

Şekil 18. Beyin anevrizmasının klipslenmesi için yapılan ameliyat.

Klips yapmak için kural olarak saf titanyum veya tantaldan ve bazı durumlarda gümüşten yapılmış düz tel kullanılır. Bu tür ürünler, karşı reaksiyonlara neden olmadan, beyin maddesine karşı kesinlikle etkisizdir.

Diş ortopedisi

Titanyum, tantal ve bunların alaşımları diş hekimliğinde, yani diş protezleri alanında geniş tıbbi kullanım alanı bulmuştur.

Ağız boşluğu metal malzemeleri olumsuz yönde etkileyen özellikle agresif bir ortamdır. Altın ve platin gibi geleneksel olarak diş protezlerinde kullanılan değerli metaller bile, ağız boşluğu yüksek maliyet ve büyük kütlenin yanı sıra korozyona ve ardından gelen reddedilmeye tamamen karşı koyamaz, rahatsızlığa neden olmak hastalarda. Öte yandan akrilik plastikten üretilen hafif ortopedik yapılar da kırılganlıkları nedeniyle ciddi eleştirilere dayanamıyor. Diş hekimliğinde gerçek bir devrim, bireysel kuronların yanı sıra titanyum ve tantal bazlı köprüler ve çıkarılabilir protezlerin üretimiydi. Bu metaller, doğaları gereği değerli nitelikler biyolojik eylemsizliğin ve göreceli ucuzluğa sahip yüksek mukavemetin altın ve platinle nasıl başarılı bir şekilde rekabet ettiğini ve hatta bazı parametrelerde onları nasıl aştığını.

Özellikle damgalı ve sağlam titanyum kronlar çok popülerdir (Şekil 19). Titanyum nitrür TiN'den yapılmış plazma kaplı kuronlar, görünüm ve işlevsel özellikler açısından pratik olarak altın olanlardan ayırt edilemez (Şekil 19).

Şekil 19. Katı titanyum taç ve titanyum nitrür kaplı taç.

Protezlere gelince, yakındaki birkaç kişiyi restore etmek için kalıcı (köprü benzeri) olabilirler. ayakta dişler veya çıkarılabilir, dişlerin tamamının kaybı durumunda kullanılır (tamamen dişsiz çene). En yaygın protezler tokalı protezlerdir (Almanca der Bogen “kemer”den gelir).

Toka protezi, taban kısmının tutturulduğu metal bir çerçevenin varlığıyla ayırt edilir (Şekil 20).

Şekil 20. Alt çenenin kroşe protezi.

Günümüzde protezin toka kısmı ve tokalar kural olarak HDTV kalitesinde yüksek saflığa sahip saf tıbbi titanyumdan yapılmaktadır.

Diş hekimliğinde gerçek bir devrim, giderek daha popüler hale gelen implant diş protezi teknolojisi olmuştur. İmplantlardaki protezler ortopedik yapıları takmanın en güvenilir yoludur; bu durumda bu yapılar onlarca yıl, hatta ömür boyu dayanır.

Diş (diş) implantı, kronların yanı sıra köprüler ve çıkarılabilir protezler için destek görevi gören iki parçalı bir yapıdır; taban kısmı (implantın kendisi), doğrudan çeneye vidalanan konik dişli bir pimdir. kemik. İmplantın üst platformuna, kronu veya protezi sabitlemeye yarayan bir dayanak yerleştirilmiştir (Şekil 21).

Şekil 21. Saf tıbbi sınıf 4 titanyumdan (G4Ti) yapılmış Nobel Biocare diş implantı.

Çoğu zaman, implantın vida kısmının üretimi için, metalin canlı kemik ve diş eti dokularıyla füzyonu olan osseointegrasyon sürecini aktive etmeye yardımcı olan yüzey tantal-niyobyum kaplamalı saf tıbbi titanyum kullanılır.

Ancak bazı üreticiler vida kısmı ile dayanağın ayrı bir yapıya sahip olması yerine, iki parçalı değil tek parçalı implantlar üretmeyi tercih etmektedir. Aynı zamanda, örneğin Alman Zimmer şirketi, titanyumla karşılaştırıldığında daha fazla esnekliğe sahip olan ve neredeyse sıfır komplikasyon riskiyle kemik dokusuna gömülen gözenekli tantaldan katı implantlar üretiyor (Şekil 22).

Şekil 22. Zimmer katı gözenekli tantal diş implantları.

Tantal, titanyumdan farklı olarak daha ağır bir metaldir, bu nedenle gözenekli yapı, osseointegrasyon kaplamasının ek harici kaplamasına ihtiyaç duymadan ürünü önemli ölçüde hafifletir.

Tek tek dişler (kronlar) için ve implantlara çıkarılabilir protezlerin takılmasıyla implant protez örnekleri Şekil 1'de gösterilmektedir. 23.

Şekil 23. Diş protezlerinde titanyum-tantal implantların kullanımına örnekler.

Günümüzde mevcut yöntemlere ek olarak, çeşitli klinik durumlarda yüksek verimlilik gösteren implant üstü protezler için yeni yöntemler geliştirilmektedir.

Tıbbi aletlerin imalatı

Bugün dünyada klinik uygulama Titanyum ve tantal kullanılarak üretilen yüzlerce çeşit çeşitli cerrahi ve endoskopik alet ve tıbbi ekipman kullanılmaktadır (GOST 19126-79 "Tıbbi metal aletler. Genel teknik koşullar"). Mukavemet, süneklik ve korozyon direnci açısından diğer analoglarla olumlu şekilde karşılaştırılırlar. biyolojik eylemsizliğe neden olur.

Titanyum tıbbi aletler, çelik muadillerine göre neredeyse iki kat daha hafiftir, aynı zamanda daha kullanışlı ve dayanıklıdır.

Şekil 24. Titanyum-tantal bazında yapılmış cerrahi aletler.

Titanyum-tantal aletlerin en çok talep gördüğü ana tıbbi endüstriler oftalmolojik, dişçilik, kulak burun boğaz ve cerrahidir. Kapsamlı alet yelpazesi yüzlerce türde spatula, klips, retraktör, ayna, kelepçe, makas, forseps, neşter, sterilizatör, tüp, keski, cımbız ve her türlü plakayı içerir.

Hafif titanyum aletlerin biyokimyasal ve fiziksel-mekanik özellikleri, askeri saha cerrahisi ve çeşitli keşifler için özellikle değerlidir. Burada kesinlikle yeri doldurulamaz, çünkü aşırı koşullarda kelimenin tam anlamıyla her 5-10 gram fazla ağırlık önemli bir yüktür ve korozyon direnci ve maksimum güvenilirlik zorunlu gereksinimlerdir.

Titanyum, tantal ve bunların yekpare ürünler veya ince koruyucu kaplamalar şeklindeki alaşımları tıbbi alet yapımında aktif olarak kullanılmaktadır. Damıtıcıların, agresif ortamları pompalamak için pompaların, sterilizatörlerin, anestezi-solunum ekipmanı bileşenlerinin, “yapay kalp”, “yapay akciğer”, “yapay böbrek” gibi hayati organların çalışmalarını çoğaltmaya yönelik karmaşık cihazların imalatında kullanılırlar. vesaire.

Ultrason makinelerinin titanyum kafaları en uzun servis ömrüne sahipken, diğer malzemelerden yapılmış analoglar, düzensiz ultrasonik titreşimlere maruz kalsa bile hızla kullanılamaz hale gelir.

Yukarıdakilere ek olarak, tantal gibi titanyumun, diğer birçok metalden farklı olarak, radyoaktif izotoplardan radyasyonu desorbe etme ("püskürtme") yeteneğine sahip olduğu ve bu nedenle çeşitli koruyucu cihazların ve radyolojik ürünlerin üretiminde aktif olarak kullanıldığı not edilebilir. teçhizat.

Çözüm

Tıbbi ürünlerin geliştirilmesi ve üretimi, bilimsel ve teknolojik ilerlemenin en hızlı gelişen alanlarından biridir. Üçüncü binyılın başlangıcıyla birlikte tıp bilimi ve teknolojisi, modern dünya uygarlığının ana itici güçlerinden biri haline geldi.

Metallerin insan yaşamındaki önemi giderek artmaktadır. Bilimsel malzeme bilimi ve pratik metalurjinin yoğun gelişmesinin arka planında devrim niteliğinde değişiklikler yaşanıyor. Ve son yıllarda, titanyum ve tantal gibi endüstriyel metaller "tarihin kalkanında" yer aldı ve haklı olarak yeni milenyumun yapısal malzemeleri olarak adlandırılabilir.

Titanyumun modern iyileşmedeki önemi kesinlikle göz ardı edilemez. Nispeten kısa kullanım geçmişine rağmen pratik amaçlarçeşitli tıbbi endüstrilerde önde gelen malzemelerden biri haline geldi. Titanyum ve alaşımları bunun için gerekli tüm özelliklerin toplamına sahiptir: korozyon direnci (ve bunun sonucunda biyoinertlik), ayrıca hafiflik, dayanıklılık, sertlik, sağlamlık, dayanıklılık, galvanik nötrlük vb.

Tantal pratik önemi açısından titanyumdan aşağı değildir. Yararlı özelliklerin çoğunun genel benzerliğine rağmen, bazı niteliklerde aşağı, bazılarında ise birbirlerinden üstündürler. Bu nedenle, bu metallerden herhangi birinin tıp açısından önceliğini nesnel olarak yargılamak zor ve pek makul değildir: birbirleriyle çatışmak yerine organik olarak birbirlerini tamamlarlar. Ti ve Ta'nın tüm avantajlarını birleştiren titanyum-tantal alaşımlarına dayalı tıbbi yapıların artık aktif olarak geliştirildiğini ve gerçek kullanıma sunulduğunu belirtmek yeterli. Ve son yıllarda, doğrudan insan vücuduna implante edilen titanyum, tantal ve bunların bileşiklerinden yapılmış tam teşekküllü yapay organlar yaratmak için giderek daha başarılı girişimlerde bulunulması tesadüf değildir. Diyelim ki "titanyum kalp" veya "tantal sinirler" kavramlarının, konuşma figürleri kategorisinden tamamen pratik bir düzleme güvenle geçeceği zaman yaklaşıyor.