От 40-те години на миналия век много учени са изследвали корелатите на ефективността на биопроизводителността на титан. Проучванията включват множество дисциплини като физическа, химическа, биомедицинска и усъвършенствана електронна микроскопия и биохимични анализи. Осигуряването на наличието на добра биосъвместимост, механична съвместимост и съответните критерии за титаниеви импланти като методология и разработване на хирургически импланти е от решаващо значение. Сега ще бъде представено кратко описание на проучванията, свързани с прилагането на твърда тъкан върху туморна тъкан.
1 Биологични свойства на често използвани материали за краниални титанови сплави Тръбни гвоздеи от чист титан
1.1 Биосъвместимост на титанови сплави за медицинска употреба
Различни физикохимични. след взаимодействието между титанови сплави и човешкото тяло. Биоелектрични и други реакции или толерантност, като цитотоксичност, генотоксичност, корозия, хемолиза, алергия и др. Титановите сплави имат добра биосъвместимост, по-здрави са от неръждаема стомана и сплави на базата на кобалт. Микроструктурата на титановите сплави се класифицира по отношение на (напр. чисти титанови системи), + двуфазни хибриди (напр. G., Ti6al4V и др.) или тип титанови сплави. или тип титанови сплави. При проектиране на микроструктурата и избор на дизайн на материал от медицинска титанова сплав, различните компоненти на сплавта не трябва да предизвикват нежелани реакции. Първото поколение Ti-6AL-4V (TC4) е типична + двуфазна високотемпературна титанова сплав. Въпреки това, тази сплав съдържа v, токсичен страничен ефект върху живите организми, и клиничните приложения са установили, че биотоксичността на v трябва да надвишава тази на Ni и Cr. Второто поколение е тип + титанови сплави Ti-6a1-7nB и Ti-5a1-2, FE, на Nb.5FE е разработен в Швейцария и Германия, и е интегриран в международния стандарт за биоматериали.
Използването на бета-тип медицинска титаниева сплав TI-13N-13ZR трето поколение ниски плъхове, TI-12MO-6ZR-2FE (TMZF ), TI-29NB-13TA-4. 6ZR (TNTZ) е глобалната гореща точка за изследване на материали от медицински титанови сплави и основният фокус на направлението за помощ. TI-13NB-13ZR е разработен през 1994 г., първият официално включен в международния стандарт TI-12MO-6ZR-2FE (TMZF) е използван през 2000 г. и е използван в производството на тазобедрени стави. Тези нови бета титанови сплави имат относително нисък модул на еластичност. Важно е да имате добра биосъвместимост, за да предотвратите костната плътност и да намалите вероятността от намалена повреда на импланта. Факторите, влияещи върху биосъвместимостта, включват вида на имплантираното вещество, морфологията и морфологията на повърхността на устройството, работата, физикохимичните свойства и механичните свойства. За да
променят характеристиките и биологичните свойства на биоматериалите, прилагането на различни методи за обработка позволява контрол върху по-широк диапазон от микроструктурни форми. Биосъвместимостта и остеогенните свойства могат да бъдат допълнително подобрени. Конвенционалните методи за лечение могат да бъдат класифицирани като механични, физични, химични и електрохимични. Те включват използването на пясъкоструен титан и титанови сплави, плазмена титанова суспензия, хидроксиапатитни покрития, микродъгово оксидиране, киселинно ецване или пясъкоструйно ецване, което може да насърчи образуването на повърхностна костна дехидратация, да съкрати процеса на заздравяване на костта и да улесни сглобяването на нова костна тъкан за образуване на механичен сбор. По този начин се увеличава здравината на импланта и костната тъкан.
1.2 Биомеханична съвместимост на материали от медицински титанови сплави
Заместителите на костите и ставите са подложени на различни видове огъване, компресия, разтягане, срязване и други биомеханични ефекти. Следователно механичните свойства на имплантите са много взискателни. Механичните свойства определят как даден метален материал е избран за конкретно приложение; най-важните свойства са твърдост, якост на опън, модул на еластичност, устойчивост на абразия, свойства на умора и удължение. Ако костният имплант не е достатъчно здрав или ако механичните свойства между костта и импланта не съвпадат, това се нарича биомеханична несъвместимост. Два подхода към титановите сплави обикновено се изследват в опит да се намали или разреши оклузията на напрежението. Получаване на добра биомеханична съвместимост: нов тип медицинска титанова сплав, която намалява модула на еластичност на титаниевите сплави и подобрява биоактивността на титаниевите сплави. -тип (съдържащ Al и O, n газообразни елементи), -тип (съдържащ Mo, NB, тартар, v и др.). -тип (съдържащи Al и O, n-газообразни елементи), -тип (съдържащи Mo, NB, Ta, v и т.н.) и + -тип микроструктури на три вида титанови сплави. Различната обработка на сплавите контролира правилното съотношение и разпределение на - и -фазите за образуване на различни организации за подобряване на техните механични свойства.
В отделните механични показатели на титанови сплави не е желателно да се определя дали има нежелана биомеханична съвместимост. Ако здравината на титановата сплав се подобри, нейният метален модул на еластичност, твърдост/устойчивост на износване, якост на умора ще се увеличат и пластичността ще намалее. Горното противоречие кара част от механичната якост на материала да гарантира, че другите механични свойства на приложението са съвпадащи. елемент EG, al, V е много ефективен за якостта на титанови сплави. Въпреки това, пластичната якост на материала намалява. Освен това модулът на еластичност е подобрен. Следователно медицинските титанови сплави трябва да се избягват или да се добавят в малки количества. Въпреки това елементи като zr, NB, Ta, Mo, HF, Sn могат да укрепят титана с малък ефект върху пластичната якост. В същото време спомага за намаляване на модула на еластичност на титановите сплави. Може да се добави. Може да се промени на структурата на вътрешната кухина на ремонта, за да се подготви порест титан за намаляване на модула на еластичност или твърдостта. Ti{{0}}a1-4V сплави, инжектирани като разклонени повърхности, се използват за приготвянето на медицински продукти. Плътният Ti6-Al4-V обаче има модул на еластичност от 110 GPA, а естествената кортикална кост от 0,5 GPA до 20 GPa.
От гледна точка на биомеханичната съвместимост, голям брой клинични проучвания показват лошата съвместимост на материалите на конвенционалните метални импланти. Има несъответствие в механичните свойства на костната тъкан и слаба междинна комбинация с заместващата твърда тъкан. И накрая, разхлабване на импланта или автоложна фрактура. Прилагането на нови технологии за имплантиране като титанови сплави с триизмерни порести структури подобрява наличието на дупки в работата на импланта.
(1) Плътността, силата и модулът на еластичност на металните импланти могат да се регулират спрямо размерите на размера на порите и порьозността, за да се постигне механична съвместимост. Избягването на костта около импланта намалява новите деформации на костта и нейната носеща способност.
(2) Триизмерната проникваща мрежеста структура и грубите вътрешни и външни повърхности благоприятстват остеобластите със силни адхезивни свойства, диференцирани от пролиферативния потенциал на техните повърхности. Може да се формира вертикално костно зарастване, подобрявайки биологичната фиксация на импланта и костта. В допълнение към горния състав, структурата може да повлияе на свойствата на материала, а производството и обработката на титанови сплави може също да модулира механичните свойства и устойчивостта на корозия на материала в относително широк диапазон.
2 Свойства на краниофациални титанови сплави за персонализирана обработка на импланти
Титановите сплави имат отлични свойства и следователно изискват различни методи на формоване за обработка на специфични форми, които отговарят на изискванията. Медицински импланти от титаниева сплав с форма на ски могат да бъдат приготвени чрез подготовка на процеси на прецизно коване, процеси на профилиране на валцоване, процеси на прецизно леене с вакуумно топене, така да се каже. Термоелектрическите и други хидростатични преси могат да премахнат вътрешната свободна организация на отливката на сплавта. Има подобрени свойства на сплавта. Поради сложността на структурата на черепа, проектирането и производството на сгънати огнеупорни дефекти е трудно с помощта на компютърно проектиране (CAD), компютърно подпомагано числено симулиране (CAE), адитивни производствени техники за подготовка (AM: AdditiveManufacure), и т.н. Проектирането и производството на огнеупорни дефекти е трудно при използване на компютърно подпомагано проектиране (CAD), компютърно подпомагано числено симулиране (CAE), адитивни производствени техники за подготовка на огнеупорни дефекти. Осигурява прецизен контрол на крайния ремонт, използвайки сложната форма и вътрешна структура на черепния скелет.
Електронно-лъчеви или лазерно базирани техники за бързо прототипиране на 3D печат могат да бъдат проектирани за директно получаване на 3D мезопорести титанови импланти с различни вътрешни пространствени структури и различни порьозности въз основа на всеки сложен дизайн на 3D CAD модел. Биологичната грапавост на повърхността е по-разумна и процесът е по-надежден. И те могат да бъдат подготвени чрез прецизно проектиране на клетките на мрежата и размерите на мрежата за подготовка, пространствено разпределение, форма и т.н. Повече, регулиране на техните механични свойства. И още, регулиране на техните механични свойства. Съпоставянето на механичните свойства на човешката твърда тъкан позволява персонализирано производство. Допълнителна производствена технология, известна още като технология за 3D печат. Приложенията включват техники за 3D метален печат с основна цел подготовка на персонализирани импланти за реконструкция на дефекти с различна степен на интраперитонеума, като реконструкция на дефекти на долната челюст. Техниките за 3D метален печат за директно производство на титанови импланти са главно: ebm (електронна светлина, ebm), Se-Lectivelasermelting (SLM) и т.н. Тези два метода привлякоха голям интерес и се използват от дълго време в в областта на производството на титаниеви импланти. Тези два метода привлякоха голямо внимание, защото осигуряват точен контрол върху вътрешната структура на порите и сложните форми. 3D печатът за производството на титанови сплави е технически труден поради относително високата точка на топене на метала. Той включва различни физични процеси, като промяна на фазата твърдо-течно, повърхностна дифузия и топлопроводимост. Въпросите, които трябва да се вземат предвид, включват дали титановата сплав е добре организирана след кристализация, дали целият образец е хомогенен и например размера на вътрешните примеси и дупки. В допълнение, бързото нагряване и охлаждане също ще предизвика по-големи остатъчни напрежения в изпитваното парче.
Технологията за топене на електронен лъч е разработена в средата на-1990 миналия век чрез разработване на източник на енергия за електронни лъчи. Чрез избиране на метален прах и след това разтопяването му, компютърна система контролира топенето и проекцията на електрони. Целият процес се извършва във вакуумна среда. Сплавта Ti-6Al-4V се поддържа при 626?700 градуса по време на процеса на подготовка. Сплавта има по-добра микроструктура и съвпадение на механичните свойства. Той има следните предимства: по-високата температура поддържа приготвената сплав във върнато състояние. Елиминират се остатъчните напрежения в детайла; Осигурява се еднородност на микроструктурата на сплавта; Съставът на сплавта на детайла е чист, намалявайки съдържанието на кислород; Намаляване на производството на мартензитни фази.
Сплавта Ti-6Al-4V е получена от al-bermani, Blackmore и други в Обединеното кралство с помощта на машината Arcams12 EBM. Изследвани са задълбочено микроструктурата, текстурата и механичните свойства на сплавта. BASS, американски учен, изследва микроструктурата и механичните свойства на сплавите, получени по метода EBM. Посочва се, че сплавта има добри механични свойства. Сплавите, получени по този метод, имат сравними свойства на опън и конвенционалните методи за получаване на сплави. Учени Koike и Joshi, Съединените щати, използващи Arcama2 EBM оборудване за зъбни импланти TI-6AL-4Veli сплав, сплавта трябва да може да се тества и изпитва умора. Murr и др. САЩ. Да се изследват организацията и механичните свойства на Ti-6Al-4V сплавта чрез EBM метод и да се сравни с деформирана Ti-6AL-4V сплав. Това изследване показва Ti-6Al-4V сплав чрез EBM метод, която има здравината и пластичността на кована сплав. Подходящ е и за изготвяне на медицински импланти.
Друг национален и международен учен проведе тестове за ефективност на компресията и тестове за умора на порестия материал от сплав TI-6AL-4V по метода EBM. първият клиничен случай на EBM, произведен от EBM, беше успешното имплантиране на 83-годишен женски имплант през 2011 г. Повечето титаниеви импланти по поръчка се обработват, намират, изковават и завършват с други подготвителни процеси. директна метална изработка, например, EBM превъзхожда тези техники, защото не само променя топографията на повърхността на импланта, но също така позволява изработването на специфични форми и структури на импланти въз основа на файлове с компютърен дизайн. използването на EBM произведени импланти като алтернатива на конвенционалното фрезоване и управление се обсъжда в Cronskr и други проучвания. Обсъжда се икономическа целесъобразност.
Изборът на технология за лазерно топене е техника, която напълно разтапя метални прахове под термичното действие на лазерен лъч през 1995 г. Технологията SLM е валидирана за успешно приложение в производството на биомедицински титанови сплави. При поискване могат да се формират физически материали и да се получат порести материали с контролирана порьозност и съответна якост на натиск. Оръжия за масово унищожение, Германия и т.н. Типични методи като MTT, Brdu и WST бяха използвани за тестване на ефекта от размера на порите на SLM върху неговата биосъвместимост и компресивни свойства при образуването на Ti-6Al-4V скелета.
3.Обобщение
Като хирургически импланти трябва да се имплантират материали от титанова сплав с добра биосъвместимост и механична съвместимост в дългосрочния физиологичен пръстен. Осигуряването на дългосрочна физическа безопасност и стабилност с терапевтични ползи е важен фактор. В допълнение към необходимостта от строг дизайн и избор на сплави без неблагоприятни ефекти, качеството на металургията и обработката на материала е осигурено и контролът на вътрешната му микроструктура, микроструктурата и подобряването на състоянието на повърхността на материала за оптимизиране на обработката е също важен технологичен инструмент.
