Titaan ortopeedias – viimased edusammud
Titaani hakati ortopeedilistes implantaatides kasutama umbes 70 aastat tagasi. Tehnoloogia paranedes ja titaani levinumaks muutudes kasutati metalli õla- ja puusapesade väljatöötamiseks. Isegi hambaimplantaadid ja kuuldeaparaadid on valmistatud titaanist pikema eluea tagamiseks (võrreldes teiste materjalidega).
Titaan, levinud valik ortopeediliste implantaatide jaoks
Tootjad hakkasid ortopeediliste implantaatide jaoks kasutama titaani, sest nad tundsid ära metalli loomulikud omadused. Sellel on uskumatu tugevuse ja kaalu suhe, suurepärane korrosioonikindlus ja mis kõige tähtsam, see on 100% bioühilduv.
Peagi avastati, et titaan isegi hõlbustas luude integratsiooni protsessi, moodustades luuga füüsilise sideme (ilma täiendava liimita). Lisaks on kindlaks tehtud, et titaanimplantaadid taluvad suurt energiat (ilma purunemiseta). Need ei reageeri keskkonnale, kuhu need asetatakse, ja kestavad kaua (mõnel juhul ei pea neid välja vahetama).
Tänapäeval kasutatakse titaani mitte ainult sisemiseks fikseerimiseks, vaid ka proteesimiseks, meditsiiniseadmeteks ja siseseadmeteks. Meditsiini- ja hambaimplantaatide jaoks eelistatakse mõnda sulamit, näiteks Ti-6Al-4V ja Ti-6Al-4V ELI. Need on alfa-beeta sulamid, mis on tavaliselt legeeritud alumiiniumi ja vanaadiumiga. Need tagavad kõrge murdumiskindluse, rääkimata sellest, et need soodustavad osseointegratsiooni (kiirem taastumine).
Titaan on teadaolevalt inertne metall tänu kaitsvale oksiidkilele, mis tekib kokkupuutel hapnikuga (mis esineb looduslikult). See metall on vastupidav kehavedelike ja kudede põhjustatud kahjustustele, mis tähendab, et meie keha ei lükka seda tagasi.
Sel põhjusel näete titaanist koljuplaatide, küünar- ja põlveliigeste ning isegi ribide valmistamisel. Luukruvid, klambrid ja kaablid võivad olla valmistatud titaanist. Kõik titaanist valmistatud ortopeedilised implantaadid pakuvad suurepärast tuge luumurdude korral, hõlbustades fikseerimisprotsessi.
Uus titaanisulam, mis on välja töötatud ortopeediliste implantaatide jaoks
Beeta-titaanisulamid on pikka aega olnud ortopeediliste implantaatide fookuses nende hea vormitavuse ja suurepäraste mehaaniliste omaduste tõttu. Neil on hämmastav korrosioonikindlus, samuti kõrge mehaaniline ja väsimuskindlus.
Üks peamisi beeta-titaanisulamite kasutamise põhjuseid ortopeediliste implantaatide jaoks on nende madal elastsusmoodul. Hiljuti töötati selliste rakenduste jaoks välja uus beetasulam Ti-35Nb-7Zr-5Ta. See pulbermetallurgias toodetud sulam on poorse struktuuriga ja sobib edukaks luude integreerimiseks.
Titaanist elastne küünte süsteem laste pika luumurdude jaoks
Titanium Elastic Nail System (TEN) on mõeldud pikkade luude diafüüsi murdude fikseerimiseks. Sellistel luudel on kitsad medullaarsed kanalid, mistõttu on oluline osata kasutada painduvaid implantaate. Kümme on eelistatud valik, kuna see vähendab tüsistuste riski.
Titaanist elastse küünesüsteemi kasutamise peamine eelis on kohene operatsioonijärgne stabiliseerumine. See võimaldab vastava osa varakult mobiliseerida, võimaldades patsiendil naasta tavapäraste tegevuste juurde lühema ajaga. Lisaks on sellel ortopeedilisel implantaadil väike tüsistuste määr ja see on minimaalselt invasiivne protseduur.
Seda võib kasutada laste luumurdude korral 5–14-aastastel lastel. See süsteem on ohutu ja usaldusväärne ning soovitatav pikkade luude jaoks. Sekkumisaeg on lühike, taastumine on kiire ja funktsionaalne toime hea.
Tänu TEN-ile suudavad patsiendid varakult kaalust alla võtta ja kiiresti paraneda, luude kasvu minimaalselt häirides. Samuti tasub mainida, et titaanist elastset küünesüsteemi saab kasutada selliste luumurdude puhul olenemata nende asukohast või mustrist.
Vertikaalselt laiendatav protees titaanriba
Prosteetiline titaanribi on uuenduslik seade, mis on loodud lülisamba ja ribide stabiliseerimiseks kahe lapse rindkere seina deformatsiooniga. Kaarjas metallvarras on mõeldud hingamise parandamiseks ja seda soovitatakse kasutada ka raske skolioosi korral. Meditsiinieksperdid on titaanribisid kasutanud ka lastel, kes vajavad pärast vähioperatsiooni rindkere rekonstrueerimist, sealhulgas mitme ribi eemaldamist.
Lapsed, kellel on diagnoositud rindkere puudulikkuse sündroom, võivad kasu saada ka proteesidest titaanribidest. Seade sirgendab selgroogu ja eraldab ribid, võimaldades kopsudel vastloodud ruumis tõhusamalt laieneda. Lisaks stabiliseerib see diafragmat, hingamiseks kasutatavat lihast.
Proteesi titaanribi kohandatakse igale lapsele ja tema vajadustele. Oluline on mõista, et seade on laiendatav; kui laps kasvab, tehakse uusi sekkumisi pikkuse suurendamiseks.
Titaan-nanotorud võimaldavad tõhusamat luuintegratsiooni
Titaan-nanotorud võivad parandada ortopeediliste implantaatide osseointegratsiooni, vähendades samal ajal bakterite koloniseerumise ohtu. Selle avastuse valguses täiustasid teadlased titaanimplantaatide pinda titaanist nanotorudega.
Titaandioksiidi nanotorudega töödeldud ortopeedilised implantaadid tagavad tõhusama luuintegratsiooni. Seega tugevneb side implantaadi ja luu vahel. Patsientidel, kes said seda implantaati, oli varajane kehakaalu kandmine suurepärane.
Grafeeniga kaetud titaanisulamid – tõhusam osteogenees ja luuintegratsioon
Titaanisulamite katmine grafeeniga võib tegelikult suurendada nende pinna bioaktiivsust, mis toetaks veelgi tõhusaid osteogeneesi ja luuintegratsiooni protsesse. Grafeenkate parandab titaanisulamite biosobivust, soodustab luukoe taastumist ja parandab luu-implantaadi integratsiooni.
Grafeen on uuenduslik nanokattematerjal, mis võib soodustada titaanisulamite bioaktiivsust ja hõlbustada ülalmainitud protsesse. Nendel ortopeedilistel implantaatidel on kõrge mehaaniline tugevus ja purunemiskindlus, korrosioonikindlus ja 100% biosobivus.
Viimane lause
Kokkuvõtteks võib öelda, et titaan on suurepärane valik ortopeediliste implantaatide jaoks, kuna see on tugev, korrosioonikindel ja bioühilduv. Teadlased töötavad pidevalt uuenduslike seadmete väljatöötamise nimel, millest igaüks on kohandatud vastavalt järgnevatele vajadustele. Edaspidi hakatakse titaani sagedamini kasutama, sest arstid on huvitatud ortopeedilistest implantaatidest, mis suudavad pikemat aega vastu pidada, ilma et organism neid tagasi lükkaks.
