생체 적합성은 의료 임플란트를위한 외과 급 티타늄 재료의 초석입니다. ISO 5832, ASTM F67 및 F136과 같은 국제 권위있는 표준에 따르면, 티타늄 재료는 인간 조직과 조화로운 공존을 보장해야합니다. 세포 수준에서, 티타늄 물질은 세포 독성 반응을 유도해서는 안되며 세포의 정상 성장, 증식 및 대사를 억제해서는 안됩니다. 면역 관점에서 볼 때, 인간 면역계가 알레르기 반응 또는 거부 반응과 같은 과도한 면역 반응을 일으키도록 자극 할 수는 없습니다. 이는 안정적이고 밀집된 산화물 필름이 티타늄 재료의 표면에 자발적으로 형성 될 수 있기 때문에, 그 주요 성분은 Tio₂이기 때문입니다. 이 산화물 필름은 고체 실드와 같으며, 주변 조직으로 금속 이온의 방출을 효과적으로 차단하여 인체에 대한 잠재적 독성 위험을 크게 감소시키고 물질과 인간 조직 사이의 우수한 호환성을 보장합니다.
엘 기계적 특성 및 뼈 일치 특성
이상적인 외과 급 티타늄 재료의 기계적 특성은 인간 뼈의 기계적 특성과 매우 호환되어야합니다. 인간의 뼈는 일상 활동에서 긴장, 압축, 굽힘 및 비틀림과 같은 다양한 복잡한 스트레스를 견뎌야합니다. 티타늄 재료는 해당 부분의 생리적 기능을지지하기에 충분한 강도를 가지지 만, 탄성 계수는 가능한 한 인간의 뼈와 가깝게되어야합니다. 인간 뼈의 탄성 계수는 약 10-30GPA이고, 전통적인 순수 티타늄의 탄성 계수는 약 100-110GPA이고, TI-6AL-4V 합금의 탄성 계수는 약 110GPA입니다. 탄성 계수가 너무 높으면 임플란트가 신체에 너무 많은 스트레스를 겪게하여 "스트레스 차폐"효과를 유발하여 주변 뼈가 충분한 기계적 자극이 부족하여 뼈를 잃고 퇴화시킵니다. 따라서, Ti-NB 시리즈 및 Ti-ZR 시리즈 합금과 같은 탄성 계수가 낮은 새로운 티타늄 합금의 개발은 최근 몇 년 동안 인간 뼈의 기계적 특성을 더 잘 일치시키고 뼈 건강과 장기적인 임플란트 안정성을 촉진하기 위해 연구 초점이되었습니다.
엘 부식성의 임상 적 검증
인체의 복잡한 생리 학적 환경에서, 외과 적 등급 티타늄 재료는 부식성이 우수해야합니다. 인체 체액은 염화나트륨, 중탄산 나트륨 등과 같은 다양한 전해질이 풍부하며 특정 농도의 용존 산소를 함유합니다. pH 값은 일반적으로 7.35에서 7.45 사이이며 알칼리성이 약한 것으로 나타났습니다. 임상 실습에서, 오랫동안 인체에 이식 된 티타늄 정형 외과 임플란트, 치과 임플란트 및 심혈관 스텐트는 수년 또는 수십 년 후에도 구조적 무결성과 안정적인 성능을 유지할 수 있으며, 이는 티타늄 재료의 우수한 부식성을 완전히 검증 할 수 있습니다. 표면에있는 옥사이드 필름은 체액에서 이온의 침식에 저항 할뿐만 아니라 손상 후 빠르게 자체 수용 할 수 있습니다. 많은 양의 임상 후속 데이터에 따르면 티타늄 임플란트는 부식으로 인해 금속 이온의 구조적 손상 또는 대규모 침전을 거의 경험하지 않으며, 이는 인간 환경에서 높은 부식성을 강력하게 입증하고 임플란트의 장기적이고 효과적인 적용에 대한 확실한 보장을 제공합니다.
의료 응용 프로그램에 대한 재료 처리의 영향
엘 전자 빔 용융 (EBM)의 순도 제어
EBM (E엘ectron Beam Me엘ting) 기술은 외과 급 티타늄 재료의 순도를 향상시키는 데 중요한 역할을합니다. 전통적인 용융 방법에서 티타늄 재료는 도가니 재료와 같은 요인에 의해 쉽게 영향을 받고 불순물을 도입합니다. EBM Techno엘ogy는 도가니를 사용하지 않고 고 에너지 전자 빔을 사용하여 티타늄 원료를 직접 녹여 불순물의 혼합을 크게 줄입니다. 전자 빔의 전력 및 스캐닝 속도와 같은 파라미터를 정확하게 제어함으로써, 철, 탄소 및 질소와 같은 간질 요소 및 기타 중금 불순물과 같은 티타늄 원료의 유해한 불순물은 효과적으로 제거 될 수 있습니다. 고순도 티타늄 재료는 임플란트의 성능을 향상시키는 데 중요합니다. 예를 들어, 불순물 함량을 감소시키는 것은 물질의 생체 적합성을 크게 향상시키고 불순물에 의해 야기 된 잠재적 부작용을 감소시킬 수있다; 동시에, 그것은 재료의 부식 저항과 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 안정성은 장기 사용 중 임플란트의 신뢰성을 보장합니다.
엘 정밀 가공의 표면 처리 기술
정밀 가공 후 표면 처리 기술은 수술 급 티타늄 재료의 의료 성능을 최적화하는 데 중요한 부분입니다. 샌드 블라스팅을 통해, 특정 거칠기를 갖는 미세 구조는 티타늄 재료의 표면에 형성 될 수있다. 이 거친 표면은 세포와 물질 사이의 접촉 영역을 증가시키고, 특히 정형 외과 및 치과 임플란트 분야에서 세포 접착 및 증식을 촉진 할 수 있습니다. 임플란트와 주변 뼈 조직 사이의 결합을 향상시키고 뼈 통합 과정을 가속화하는 데 도움이됩니다. 양극화 과정은 티타늄 표면에서 다공성 또는 조밀 한 산화물 필름을 생성 할 수 있습니다. 다공성 산화물 필름은 뼈 조직 성장을 촉진하거나 감염을 예방하기 위해 성장 인자, 항생제 등과 같은 생물 활성 분자를로드 할 수 있습니다. 조밀 한 산화물 필름은 재료의 내식성과 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 또한, 혈장 분무 기술은 종종 티타늄 재료의 표면에서 히드 록시 아파타이트와 같은 생물 활성 코팅을 코팅하는 데 사용됩니다. 이 코팅은 인간 뼈의 조성과 유사하며 임플란트의 생물 활성 및 뼈 결합 능력을 크게 향상시켜 의료 응용의 요구를 더 잘 충족시킬 수 있습니다.
엘 맞춤형 임플란트를위한 3D 프린팅
3D 프린팅 기술은 외과 급 티타늄 재료를위한 맞춤형 임플란트 분야에서 혁신적인 혁신을 가져 왔습니다. 전통적인 제조 공정은 복잡한 개인화 된 구조물의 정확한 제조를 달성하기가 어렵고, 3D 프린팅은 CT 및 MRI 스캔 결과와 같은 환자의 의료 영상 데이터를 기반으로 환자의 개별 해부학 적 구조에 완전히 맞는 임플란트를 정확하게 설계하고 제조 할 수 있습니다. 정형 외과 분야에서, 맞춤형 뼈 플레이트와 개인화 된 인공 관절은 복잡한 골절 부위에 사용됩니다. 악안면 수술에서 맞춤형 티타늄 메쉬는 안면 뼈 결함을 복구하는 데 사용됩니다. 3D 인쇄는 또한 임플란트의 내부 기공 구조를 정확하게 제어 할 수 있습니다. 적절한 다공성 및 기공 크기는 뼈 조직의 성장, 생물학적 고정의 형성 및 임플란트의 안정성 향상에 도움이된다. 동시에, 임플란트의 기계적 특성은 특정 부품의 생리 학적 및 기계적 요구 사항에 따라 더 정확하고 효율적인 치료 계획을 제공하도록 조정할 수 있습니다.
전형적인 임상 시나리오에서의 재료 프리젠 테이션
l 정형 외과 임플란트의 장기 후속 데이터
정형 외과 분야는 외과 급 티타늄 재료의 중요한 응용 시나리오입니다. 많은 양의 장기 추적 자료에 따르면 티타늄 정형 외과 임플란트는 우수한 임상 효과를 나타냅니다. 인공 고관절 교체를 예로 들어, 10-20 년의 후속 조치를 가진 연구에 따르면 티타늄 합금 보철물의 생존율은 90%이상에 도달 할 수 있습니다. 대체 후, 환자의 관절 기능이 크게 향상되고 통증이 크게 줄어들고 정상적인 생명 활동을 재개 할 수 있습니다. 골절 고정 측면에서, 티타늄 플레이트와 나사는 골절 부위를 효과적으로 고정하고 골절 치유를 촉진 할 수 있습니다. 장기 추적 관찰에 따르면 골절 치유율이 높고 임플란트 문제로 인한 이차 수술의 발생률이 낮다는 것을 발견했습니다. 이는 파단 치유 과정에서 안정적인지지를 제공 할 수있는 티타늄 재료의 우수한 기계적 특성 때문입니다. 동시에, 그것의 생체 적합성은 주변 조직의 임플란트에 대한 우수한 내성을 보장하고, 염증 반응 및 합병증의 발생을 줄이며, 정형 외과 임플란트 응용 분야에서 티타늄 재료의 장기 효과와 안전성을 강력하게 입증한다.
l 치과 임플란트의 osseointegration
치과 임플란트는 구강 의학 분야에서 티타늄 재료의 적용의 성공적인 예입니다. 임상 연구에 따르면 티타늄 임플란트는 뼈 통합 효과가 상당한 것으로 나타났습니다. 일반적으로 이식, 이미징 검사 및 임상 평가 후 3-6 개월 후에 새로운 뼈 조직이 임플란트 주변에서 자라며 임플란트 표면에 단단히 부착되어 우수한 뼈 통합을 달성합니다. 조직 학적 연구에 따르면 티타늄 임플란트의 표면과 뼈 조직 사이에 직접적인 화학적 결합이 형성되어 임플란트와 뼈 조직 사이의 결합 강도를 향상시킨다. 이식 후, 환자는 치아의 씹는 기능을 회복시킬 수 있으며 임플란트는 매우 안정적이며 서비스 수명이 길다. 많은 환자의 경우, 임플란트는 여전히 이식 후 10 년 또는 더 긴 기능적 상태를 유지하며, 완화되거나 떨어지지 않아 치과 임플란트 분야에서 티타늄 재료의 우수한 성능을 완전히 보여주고 치아가없는 환자에게 안정적인 수리 솔루션을 제공합니다.
l 심혈관 스텐트의 피로 저항 검증
심혈관 질환의 치료를위한 주요 임플란트로서, 심혈관 스텐트는 물질 피로 저항성에 대한 요구 사항이 매우 높다. 외과 급 티타늄으로 만든 심혈관 스텐트는 임상 적용에서 테스트를 견뎌 냈습니다. 인간 혈액 순환 시스템에서 스텐트는 심장 박동으로 생성 된 주기적 스트레스를 견딜 필요가 있으며,주기 수는 하루에 약 100,000 회에 도달합니다. 시험 관내 시뮬레이션 피로 실험 및 장기 임상 관찰을 통해 티타늄 합금 스텐트는 우수한 피로 저항성을 나타냈다. 장기적인 후속 데이터에 따르면 몇 년 또는 수십 년 동안 인체에 이식 된 후에도 스텐트는 여전히 구조적 무결성을 유지하고 혈관을 효과적으로 지원하며 혈관 개통을 유지할 수 있습니다. 복원원의 경우 또는 피로 골절로 인한 기타 심각한 합병증은 거의 없습니다. 이는 티타늄 물질의 우수한 기계적 특성 및 피로 저항성으로 인해 심혈관 스텐트가 복잡한 생리 학적 및 기계적 환경에서 안정적이고 장기적으로 작동하여 심혈관 질환 환자의 건강에 대한 강력한 보장을 제공합니다. .
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