Kernefordelene ved titanium og titanlegeringer inden for ortopædisk medicin
1. Fremragende biokompatibilitet: "Harmonisk sameksistens" med kroppen. Menneskeligt væv afviser næppe eller har allergiske reaktioner over for titanium, og det forårsager heller ikke betændelse. Dens overflade kan naturligt danne en stabil og tæt oxidfilm, som forhindrer yderligere frigivelse af metalioner og sikrer langsigtet sikker sameksistens med det menneskelige kropsmiljø. Ideelle mekaniske egenskaber: Et stærkt og let "menneskeligt skelet" med høj specifik styrke (høj styrke og let vægt): Styrken af titanlegeringer er sammenlignelig med styrken af mange høj-stål, men deres densitet (ca. 4,5 g/cm³) er kun 60 % af stålets. Dette betyder, at selvom implantatet giver tilstrækkelig støtte, kan det i høj grad reducere belastningen på patientens krop og forbedre deres komfort. Lavt elasticitetsmodul: "Stivhed og fleksibilitet i harmoni med knogler" : Elasticitetsmodulet (stivheden) af titanlegeringer er tættere på det for menneskelige knogler. Traditionelle rustfrit stål/kobolt-baserede legeringer er for hårde og kan give en "stressafskærmende" effekt -, dvs. implantatet bærer det meste af belastningen, hvilket får de omgivende knogler til at degenerere og blive løse på grund af manglende stressstimulering. Titaniumlegeringer kan opnå mere rimelig mekanisk ledning og beskytte knoglesundhed. 3. Uovertruffen korrosionsbestandighed: Den "udødelige kriger" i kroppen. Menneskelige kropsvæsker er et ætsende miljø, der indeholder chloridioner. Titanium, med sin tætte oxidfilm på overfladen, kan modstå korrosion af kropsvæsker og forblive stabilt i lang tid. Dette betyder, at implantatet ikke vil svigte på grund af korrosion, og det vil heller ikke forårsage langsigtede-toksiske og bivirkninger til kroppen ved at frigive en stor mængde metalioner. 4. Fremragende forarbejdningsevne og biointegration: Den perfekte partner til additiv fremstilling (3D-print): Titaniumlegeringer er meget velegnede til fremstilling af porøs 3D-printteknologi. Dette er dens revolutionerende fordel i forhold til andre materialer. Osseointegrationsevne: Gennem 3D-print eller overfladebehandlingsteknologi kan mikro-porer eller tre-dimensionelle porøse strukturer fremstilles på overfladen af titaniumimplantater. Menneskets knoglevæv kan vokse ind i disse porer og danne en fast biologisk fiksering i stedet for blot at stole på mekanisk låsning. Dette forbedrer implantatets langsigtede-stabilitet. 5. Fremragende billedkompatibilitet: Titaniummetal genererer færre artefakter i røntgen-, CT- og magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), som er langt bedre end rustfrit stål og koboltbaserede-legeringer. Dette gør det i høj grad lettere for læger at foretage klare billedvurderinger af implantatpositionen og knoglehelingstilstanden efter operationen.
Kernefordelene ved titanium og titanlegeringer inden for ortopædisk medicin
1. Fremragende biokompatibilitet: "Harmonisk sameksistens" med kroppen. Menneskeligt væv afviser næppe eller har allergiske reaktioner over for titanium, og det forårsager heller ikke betændelse. Dens overflade kan naturligt danne en stabil og tæt oxidfilm, som forhindrer yderligere frigivelse af metalioner og sikrer langsigtet sikker sameksistens med det menneskelige kropsmiljø. Ideelle mekaniske egenskaber: Et stærkt og let "menneskeligt skelet" med høj specifik styrke (høj styrke og let vægt): Styrken af titanlegeringer er sammenlignelig med styrken af mange høj-stål, men deres densitet (ca. 4,5 g/cm³) er kun 60 % af stålets. Dette betyder, at selvom implantatet giver tilstrækkelig støtte, kan det i høj grad reducere belastningen på patientens krop og forbedre deres komfort. Lavt elasticitetsmodul: "Stivhed og fleksibilitet i harmoni med knogler" : Elasticitetsmodulet (stivheden) af titanlegeringer er tættere på det for menneskelige knogler. Traditionelle rustfrit stål/kobolt-baserede legeringer er for hårde og kan give en "stressafskærmende" effekt -, dvs. implantatet bærer det meste af belastningen, hvilket får de omgivende knogler til at degenerere og blive løse på grund af manglende stressstimulering. Titaniumlegeringer kan opnå mere rimelig mekanisk ledning og beskytte knoglesundhed. 3. Uovertruffen korrosionsbestandighed: Den "udødelige kriger" i kroppen. Menneskelige kropsvæsker er et ætsende miljø, der indeholder chloridioner. Titanium, med sin tætte oxidfilm på overfladen, kan modstå korrosion af kropsvæsker og forblive stabilt i lang tid. Dette betyder, at implantatet ikke vil svigte på grund af korrosion, og det vil heller ikke forårsage langsigtede-toksiske og bivirkninger til kroppen ved at frigive en stor mængde metalioner. 4. Fremragende forarbejdningsevne og biointegration: Den perfekte partner til additiv fremstilling (3D-print): Titaniumlegeringer er meget velegnede til fremstilling af porøs 3D-printteknologi. Dette er dens revolutionerende fordel i forhold til andre materialer. Osseointegrationsevne: Gennem 3D-print eller overfladebehandlingsteknologi kan mikro-porer eller tre-dimensionelle porøse strukturer fremstilles på overfladen af titaniumimplantater. Menneskets knoglevæv kan vokse ind i disse porer og danne en fast biologisk fiksering i stedet for blot at stole på mekanisk låsning. Dette forbedrer implantatets langsigtede-stabilitet. 5. Fremragende billedkompatibilitet: Titaniummetal genererer færre artefakter i røntgen-, CT- og magnetisk resonansbilleddannelse (MRI), som er langt bedre end rustfrit stål og koboltbaserede-legeringer. Dette gør det i høj grad lettere for læger at foretage klare billedvurderinger af implantatpositionen og knoglehelingstilstanden efter operationen.
De nuværende titanlegeringskvaliteter i brug og deres udvikling
På nuværende tidspunkt omfatter de relativt modne titanlegeringskvaliteter Ti-6Al-4V og Ti-6Al-4VELI legeringer, som er meget udbredt i implantatmaterialer. Imidlertid indeholder begge disse legeringer det giftige element vanadium, og langvarig brug kan udgøre potentielle farer for den menneskelige krop. Selvom International Organization for Standardization og International Committee for Safety of Medical Materials endnu ikke har beordret et forbud mod brugen af denne legering, er anvendelsen af Ti-6Al-4V i den menneskelige krop gradvist faldende. For at løse dette problem er der internationalt udviklet adskillige medicinske titanlegeringer uden vanadium. Ti-6Al-7Nb-legeringen blev udviklet i Schweiz og sat i klinisk anvendelse. Kina sakker heller ikke bagud. Beijing Research Institute of Nonferrous Metals og Baoji Nonferrous Metals Processing Factory udviklede i fællesskab en vanadiumfri medicinsk titanlegering, som bestod det medicinske kliniske anvendelseseksperiment. Dette projekt vandt First Prize of Science and Technology of China Nonferrous Metals Industry i 2001. Derudover er der også Ti-5Al-2.5Fe-legeringer fra Tyskland, Ti-5Al-1.5B-legeringer fra Indien, Ti-15Mo-5Zr-3Al-legeringer osv. Disse nye legeringer giver flere muligheder for anvendelse af orthop titaniummetal.
Fremtiden og udsigterne for titan og titanlegeringer på ortopædisk medicinsk område
Med den kontinuerlige udvikling af teknologi vil titanium og titanlegeringer dybt udvikle sig inden for ortopædisk medicinsk behandling i retning af "præcis mekanisk tilpasning, diversificeret funktionel integration og personlig klinisk anvendelse", og bliver kernekraften, der driver innovationen af ortopædisk regenererings- og reparationsteknologi. Titaniumindustrien bør gribe denne mulighed, øge investeringerne i forskning og udvikling og løbende forbedre produktkvalitet og ydeevne. Mens det gavner samfundet og lindrer patienternes lidelse, kan det også fremme sin egen udvikling og opnå en win-win-situation med sociale og økonomiske fordele. Det menes, at titaniummetal i fremtiden vil spille en vigtigere rolle inden for ortopædi og yde større bidrag til årsagen til menneskers sundhed.
