Титан в медицине

Актуальность

В титане медиков привлекает в первую очередь биологическая инертность по отношению к живому организму, сочетающаяся с антикоррозионной стойкостью, высокими механическими качествами, доступностью и относительно невысокой ценой. Все эти достоинства обеспечили огромный интерес к титану и проведение многочисленных клинических испытаний.

Коррозионная стойкость

По этому показателю титан не уступает платине. Этот металл стоек в растворах щелочей и кислот. В лимфе которая по химическому составу близка к морской воде, скорость коррозии титана составляет 0,00002 мм в год (0,02 мм за 1000 лет). Сплавы титана устойчивы к перекиси водорода, формальдегиду, бензину. Коррозия на титане не выявлена после многократных кипячений и обработки в автоклаве, выдержки в течение нескольких месяцев в 3%-ном растворе хлорамина, 96°этиловом спирте и растворе сулемы. У титановых сплавов выявили точечную коррозию только после выдерживания их в 10%-ной спиртовой настойке йода в течение нескольких дней.

Прочность

Еще одно положительное свойство титана и его сплавов — высокая усталостная прочность при знакопеременных нагрузках. Это особенно важно при производстве внутрикостных фиксаторов, а также внутренних и наружных протезов, которые переменным нагрузкам подвергаются постоянно.

Обработка

Чистый титан — достаточно пластичный металл, который поддается всем видам механической обработки: шлифованию, сверлению, фрезерованию и резке. Сложность изготовления из этого металла различных конструкций такая же, как при работе с нержавеющей сталью. Кроме этого, титан — немагнитный материал. Это очень ценное свойство. Благодаря ему, при лечении больных, у которых в теле есть титановые конструкции, можно использовать физиотерапию. Все эти качества делают данный металл очень перспективным для широкого применения в медицинской сфере.

Биологическая инертность

Самым важным выводом, который вынесли после многолетних исследований, стало то, что титан — инертный металл по отношению к биологическим средам. Титановые конструкции отлично переносятся организмом человека и обрастают мышечной и костной тканью. Титан практически не коррозирует в нашем теле, при этом структура окружающих тканей не изменяется на протяжении многих лет. Химической индифферентностью титан превосходит все нержавеющие стали и широко применяемый сплав на кобальтовой основе («виталлиум»). Также ценно, что в технически чистом титане примесей намного меньше, чем в других сплавах, используемых в медицине.

Протезирование

Особенно тщательно возможности использования титана в медицинской технике изучались во Всесоюзном научно-исследовательском институте хирургической аппаратуры и инструментов. Недавно к научной работе присоединились специалисты Института титана и ряда медицинских объединений. Впервые титановые сплавы использовали в хирургических целях для создания имплантата глазного яблока. Долгие поиски металла привели специалистов к титановому сплаву марки ВТ5. Получившиеся имплантаты были в два раза легче аналогичных изделий из стали Х18Н9Т (учитывая диметр в 20 мм, вес имплантата из стали был равен 3,2 г, а титановый имплантат весил 1,6 г). Длительные клинические наблюдения и токсикологические исследования показали биологическую инертность изделия. После успешного завершения работ по изготовлению титанового имплантата глазного яблока данный металл стали использовать в конструкциях других протезов, в том числе и тех, рабочие части которых несут нагрузку.

Хирургические инструменты

Сейчас в клинических учреждениях используется более 200 наименований различных хирургических инструментов. Их испытания прошли в Московском научно-исследовательском институте глазных болезней имени Гельмгольца, Институте хирургии имени А. Вишневского, Запорожском институте усовершенствования врачей, Клинике болезней уха, горла и носа Центрального института усовершенствования врачей. Все инструменты были отмечены положительными отзывами специалистов.

Инструменты из титановых сплавов, отличаются биологической инертностью, высокой коррозионной стойкостью прочностью и пластичностью. Перед конструкторами была поставлена задача по созданию инструментов, превосходящих по достоинствам такие же из нержавеющих сталей. В ходе исследований было выяснено, что, если при изготовлении титанового инструмента для сохранения его функциональных свойств сечение нужно увеличить более чем на 30% по сравнению с аналогичным изделием из стали, разработка этого инструмента становится не перспективной. Исключение составляет тот случай, когда вес — не доминирующая характеристика. Чтобы сохранить функциональные свойства металла при конструировании неразборных инструментов вроде пинцетов и зажимов, сечения отдельных элементов увеличивают на 10−30%, но при этом вес изделий уменьшается на 30−35% по сравнению с образцами из стали. После термообработки твердость инструментов составляет HRC35−38.

Пластинчатые крючки, зеркала и ранорасширители, то есть инструменты с большой рабочей площадью, которые не испытывают больших нагрузок при работе, выполнили с сечениями, уменьшенными на 30%, что в свою очередь снизило вес изделия на 50%.

Комбинированные инструменты

Для режущих инструментов использовали комбинированную схему: съемные рабочие части выполнили из соответствующей стали, а ручки — из сплавов титана. К таким изделиям относятся хирургические крючки, скальпели со съемными лезвиями и стамески. Для неразъемных режущих инструментов использовали сталь, а ручки выполняли из титановых сплавов. Все элементы соединяли при помощи заклепок или же прессовой посадки — стержневые инструменты, распаторы, ножницы.

Испытания

В ходе исследований было выяснено, что титановые сплавы следует применять там, где для медицинских инструментов необходима высокая коррозионная стойкость при невысокой твердости металла. Тот факт, что титан не обладает высокой твердостью и режущими свойствами, не дает возможности более широко применять данный металл в хирургическом инструментарии. Поэтому придание титану режущих свойств и повышение его твердости являются задачами первостепенной важности. Главная сложность здесь заключается в том, что современные промышленные методы упрочнения, нельзя применять в отношении медицинских инструментов — здесь к ним предъявляют особые требования. Кроме того медицинские инструменты и аппараты работают в специфических условиях (контакт с йодом, физиологическим раствором, стерилизация путем кипячения).

Обработка

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте хирургической аппаратуры и инструментов, чтобы увеличить твердость металла, износостойкость и снизить коэффициент трения, проводились химико-термическая и термическая обработка (то есть альфирование и азотирование). При помощи анодирования на изделиях получили цветную пленку разных оттенков (лиловую, зеленую, фиолетовую, золотую). Все образцы подвергли стерилизации через автоклав при 180 °C. После каждого цикла изучали изменение цвета покрытия и появление пятен коррозии. Самой прочной и коррозионностойкой пленкой оказалась оксидная пленка золотистого, лилового и фиолетового цветов.

Наборы

Титановые медицинские инструменты легче изделий из стали на 20−30%, при этом они более удобны и долговечны, а также обладают лучшей коррозионной стойкостью. Сотрудники Всесоюзного научно-исследовательского института на основе полученных сведений разработали и изготовили опытные наборы инструментов из титановых сплавов для стоматологии, оториноларингологии и общей хирургии. В комплект для общей хирургии вошли кровоостанавливающие зажимы, пластинчатые пинцеты и двухсторонние крючки, V-образный проволочный крючок, скальпель со съемными лезвиями, печеночные зеркала и другие изделия — итого 27 наименований (масса всех инструментов — 1,59 килограмма). В ЛОР-комплект для оториноларингологических операций вошли трахеотомический расширитель с пружиной, ранорасширитель «Лира», ушной пинцет, трахеотомический крючок, ушные воронки и тампонные щипцы (общая масса — 235 грамма). Комплект стоматологических инструментов прошел все испытания в Центральном научно-исследовательском институте стоматологии.

Ортопедия

В настоящий момент переломы костей часто лечат при помощи металлического остеосинтеза. Для него используют стержни, которые и обеспечивают неподвижность осколков, способствуя процессу консолидации перелома. Но у многих пациентов в дальнейшем возникают различные осложнения, связанные с применением конструкций из нержавеющей стали. Неоднородность стали, как химическая, так и структурная, часто становится причиной разрушения фиксаторов, а это приводит к переломам всей конструкции. Костная ткань повреждается продуктами коррозии, наблюдаются явления электропроводности и ионизации. Ионы железа начинают взаимодействовать с физиологическими солями организма, что вызывает воспаление и острую боль. Поэтому даже самая высококачественная нержавеющая сталь не является лучшим материалом для остеосинтеза.

Использование для изготовления костных фиксаторов титана позволило избежать описанных выше осложнений благодаря биологической нейтральности данного металла. Таким образом, титановые конструкции можно использовать для длительного (или даже постоянного) нахождения в организме человека. Это особенно важно, если остеосинтез проводят пожилым людям, ведь использование титана способно избавить пациента от операции для удаления фиксатора.

Титановые конструкции

Благодаря титану можно применять конструкции сложной конфигурации при лечении околосуставных переломов. Ранее подобные конструкции не использовали из-за трудностей по их удалению. Сейчас в технике скелетного вытяжения стали применять клеммы (титановые скобы). В Советском Союзе титановые конструкции успешно использовали Н. К. Митюнин и Г. М. Фролов (в Ленинграде), С. И. Кутновский (в Новосибирске), Г. И. Татеосов (в Мончегорске), Б. С. Гавриленко и В. В. Волкова (Запорожье).

Артропластика

Суставные протезы и различные другие титановые конструкции успешно разрабатывают сотрудники московского Центрального института травматологии и ортопедии под руководством профессора К. М. Сиваша. От конкурирующих металлов титан выгодно отличается биологической инертностью и ценными механическими свойствами. Титановый стержень диаметром в 10 мм обладает такой прочностью на разрыв, как стержень из железа диаметром в 14 мм. Титан — это такой конструкционный материал, который позволяет сделать изделие прочнее, сохранив при этом его размеры, либо же получить выигрыш в весе до 40% без потери прочности и уменьшить объем конструкции. Поэтому для внутренних протезов титан остается лучшим металлом. Наиболее эффективным является применение титана в артропластике бедра.

Стоматология

При изготовлении зубных пластмассовых протезов для того, чтобы получить косметический эффект, в отечественной стоматологии используют белое кристаллическое вещество, являющееся двуокисью титана. Но для зубных протезов можно применять как соединения титана с кислородом, так и конструкционный титан — это биологически инертный, прочный, достаточно легкий и хорошо поддающийся обработке металл.

Клиникой челюстно-лицевой хирургии под руководством доцента К. И. Татаринцева (Запорожье) был предложен новый метод лечения переломов нижней челюсти при помощи П-образных скоб из титана BT1−00. Разжимные ножки данных скобок обеспечивают надежное закрепление в правильном положении всех обломков челюсти. Этим методом в период с 1971 по 1973 год излечили около полусотни пациентов с одно- и двусторонними переломами нижней челюсти. Полученные результаты доказывают, что новая технология сокращает сроки заживления раны, тем самым трудоспособность возвращается значительно быстрее.

Купить, цена

Компания ООО «" реализует металлопрокат по оптимальной цене. Она формируется с учетом ставок на LME (Londonmetal exchange) и зависит от технологических особенностей производства без включения дополнительных затрат. Поставляем изделия из титана и его сплавов в широком ассортименте. Все партии изделий имеют сертификат качества на соответствие требованиям стандартов. У нас вы можете купить оптом самую различную продукцию для масштабных производств. Широкий выбор, исчерпывающие консультации наших менеджеров, доступные цены и своевременность поставки определяют лицо нашей компании. При оптовых покупках действует система скидок

Наш консультант сэкономит ваше время!

Виталий

Виталий

отдел продаж

+38 (095) 209-60-73