التطبيقات الرئيسية للتيتانيوم في المجال الطبي

يستخدم التيتانيوم بشكل رئيسي في المجالات التالية:

1زرع العظام
هذا هو التطبيق الأكثر اتساعاً والأكثر وضوحاً للتيتانيوم.

• المفاصل الاصطناعيةمفاصل الورك، مفاصل الركبة، مفاصل الكتفين، مفاصل الكوع، الخ. المكونات الحاسمة التي تحمل الحمل مثل جذوع الفخذ والكؤوس السترة مصنوعة إلى حد كبير من سبائك التيتانيوم.

• إصلاح الصدمةلوحات العظام، المسامير، والأظافر الداخلية لثبيت الكسور الداخلية. هذه الأجهزة تستقر الكسور وتعزز شفاء العظام.

• الاندماج الشوكيأجهزة اندماج بين الأجسام، شبكة التيتانيوم، وأنظمة المسامير القصيرة المستخدمة في الجراحات لتصحيح التشنج العضلي واستبدال القرص.

2زراعة الأسنان و الأطراف الاصطناعية

• زرع الأسنان:زرع التيتانيوم هو "المعيار الذهبي" في طب الأسنان.التكامل العظميمع العظام، والتي يتم تركيب التاج عليها لاحقا.

• أطر الأسنان:غالبًا ما تستخدم الأطر المعدنية للأسنان الاصطناعية القابلة للإزالة ، وكذلك قواعد التاج والجسور ، التيتانيوم بسبب خففتها ومتانتها وانخفاض حساسيتها.

• أجهزة تقويم الأسنانبعض دعامات تقويم الأسنان والأسلاك القوسية مصنوعة أيضاً من سبائك التيتانيوم.

3أجهزة التدخل القلبي الوعائي

• أجهزة تنظيم ضربات القلب و الأجهزة المضادة للصدعتوفر غلافات التيتانيوم ختمًا ممتازًا ، وتحمي المكونات الإلكترونية الداخلية الدقيقة مع كونها متوافقة بيولوجياً مع الأنسجة البشرية ، مما يقلل من ردود الفعل.

• ستنتات الأوعية الدمويةعلى الرغم من أن سبائك الكوبالت والكروم والمواد القابلة للتحلل البيولوجي هي في الوقت الحالي السلطة الرئيسية، يتم استخدام سبائك النيكل والتيتانيوم (نيتينول) للستنتات الوعائية ذاتية التوسع بسبب فريدة من نوعهاالتدليك الفائقوتأثير ذاكرة الشكلخاصة في مناطق مثل الشريان السباتي و الشرايين في الأطراف السفلية

4أدوات ومعدات جراحية

• أدوات الجراحة:المقبضات، المقصات، المضخات، الخ من التيتانيوم، أخف من أدوات الفولاذ المقاوم للصدأ، وتوفر قوة عالية للإرهاق، ومقاومة للتآكل،قادرة على تحمل التعقيم المتكرر في درجة حرارة عالية.

• مكونات الأجهزة الطبية:المكونات الداخلية لمسحات الرنين المغناطيسي، الذراعين الجراحية الروبوتية، الخخاصية غير مغناطيسيةهو أمر حاسم للسلامة في بيئات التصوير بالرنين المغناطيسي ويتجنب التدخل في التصوير.

5إعادة بناء الوجه والجمجم

• الشبكات والصفائح المصنوعة من التيتانيوم تستخدم لإصلاح عيوب الجمجمة وعظام الوجه الناجمة عن الصدمة أو الجراحة. ويمكن تشكيلها بدقة لاستعادة كل من الوظيفة والمظهر.

2المزايا الرئيسية لمواد التيتانيوم

دور التيتانيوم لا غنى عنه في المجال الطبي ينبع من خصائصه الاستثنائية:

1. التوافق البيولوجي الممتاز
هذه هي الميزة الأكثر أهمية للتيتانيوم. يشكّل سطحه بطبيعة الحال فيلمًا سلبيًا كثيفًا ومستقرًا من أكسيد التيتانيوم غير فعال كيميائيًا ، نادراً ما يتفاعل مع الأنسجة أو السوائل البشرية.هذا يمنع الالتهاب، الحساسية، أو ردود الفعل الرفض.الارتباط المباشر والوظيفيمع أنسجة عظام حية، والمعروفة باسمالتكامل العظمي، وهو أمر بالغ الأهمية للاستقرار على المدى الطويل للزرع.

2نسبة قوة عالية إلى الوزن وحدة مرنة منخفضة

• نسبة القوة إلى الوزن العالية:تقارن قوة التيتانيوم مع العديد من الفولاذ، ولكن كثافتها (~ 4.5 غرام / سم 3) هي حوالي 60٪ فقط من الفولاذ، مما يجعل الزرع أخف وزنا ويقلل من عبء المريض.

• نموذج مرن منخفض:ويقترب نموذج التيتانيوم المرن (~ 110 GPa) من نموذج العظام البشرية (10-30 GPa) وأقل بكثير من الصلب المقاوم للصدأ أو سبائك الكوبالت والكروم.تأثير الحماية من الإجهادحيث تتحمل الزرع الصلب معظم الضغوط، مما يتسبب في أن يصبح العظام المحيطة بها مسامية وتستوعب بسبب عدم وجود تحفيز ميكانيكي.زرع التيتانيوم يسمح بنقل الضغط الطبيعي إلى العظام، وتعزيز الشفاء والاستقرار على المدى الطويل.

3المقاومة المتميزة للتآكل
سوائل الجسم هي بيئة تآكل تحتوي على أيونات الكلوريد (مثل كلوريد الصوديوم). الفيلم السلبي للتيتانيوم يعطيه مقاومة عالية للغاية للتآكل في البيئات الفسيولوجية ،مما يجعلها تقريباً مقاومة للتآكلهذا يعني:

• عمر طويل للزرع:لا يوجد فشل بسبب التآكل

• التوافق الحيوي العالي:يتجنب السمية في الأنسجة والردود الحساسة (مثل حساسية النيكل) الناجمة عن إطلاق أيونات المعادن.

4خاصية غير مغناطيسية
التيتانيوم بارامغنيتيك ولا يغناطيس في الحقول المغناطيسية القوية وهذا يسمح للمرضى مع زرع التيتانيوممسحات التصوير بالرنين المغناطيسيبدون مخاوف من تسخين الزرع أو تحويله أو تداخلات التصوير، وهو أمر حيوي لتشخيص ومراقبة ما بعد الجراحة.

5قابلية جيدة للعمل والتشكل
على الرغم من أن التيتانيوم النقي ناعم ، إلا أن سبائك (مثلمع الألومنيوم والفاناديوم لتشكيل Ti-6Al-4V) وتقنيات المعالجة المتقدمة تمكن من إنتاج غرسات ذات شكل معقد لتلبية الاحتياجات الجراحية الشخصية.تأثير ذاكرة الشكلمن سبائك النيكل والتيتانيوم تقدم حلول فريدة للتطبيقات مثل الستنتات ذاتية التوسع.

ملخص وتوقعات المستقبل

الاتجاهات المستقبلية: