मानव के लिए टाइटेनियम सामग्री की अनुकूलनशीलता

मानव शरीर की अनुकूलन क्षमता के प्रति धातु आयनों की प्रतिक्रिया का निरीक्षण करने के लिए, प्रयोगशाला में, चीनी चिकित्सा प्रयोगात्मक माउस फेफड़े की फ़ाइब्रोब्लास्ट कोशिकाएँ (V79 कोशिकाएँ) और माउस (प्रसवोत्तर चूहों के {{1%) फ़ाइब्रोब्लास्ट कोशिका ऊतक (I929 कोशिकाएँ) ), आदि, सेल अनुकूलन क्षमता मूल्यांकन विधियों का संचालन करने के लिए धातु आयनों के प्रति संवेदनशील कोशिकाओं का उपयोग करते हैं। स्वतंत्र प्रशासनिक एजेंसी उत्पाद मूल्यांकन प्रौद्योगिकी बुनियादी संगठन (चिकित्सा उपकरणों के जैविक मूल्यांकन के मानकीकरण के लिए तकनीकी समिति) द्वारा प्रदान किए गए व्यक्तिगत तत्व आयन मानव शरीर (जैविक शरीर) में प्रभावी हैं। ) प्रतिक्रियाओं को चित्र 1 में दिखाए अनुसार 3 समूहों में विभाजित किया गया है।

सबसे विषैले पदार्थों में वैनेडियम (V), निकेल (Ni), कॉपर (Cu), आदि शामिल हैं। जब उपरोक्त तत्व प्रति मिलियन भागों (×{0}}) में मौजूद होते हैं, तो कोशिकाएं एक के भीतर मर जाएंगी कम समये मे। एक उदाहरण के रूप में वैनेडियम (V) और निकल (N) लेते हुए, V79 कोशिकाओं में प्रयोगात्मक परिणाम चित्र 2 में दिखाए गए हैं। एक सप्ताह के विसर्जन परीक्षण के परिणामों से पता चला कि यदि निकल की सांद्रता लगभग 10×10-6 थी (अनुवादक का नोट बजे प्रति मिलियन अंश), सभी कोशिकाएँ मर जाएँगी। इसकी तुलना में, वैनेडियम (वी) सामग्री दो अंक कम 0.6 थी, लगभग ×10-6 का मतलब है कि सभी कोशिकाएं मृत हैं। दूसरे, जब चूहों और खरगोशों जैसे छोटे जानवरों के कठोर ऊतकों (हड्डियों) और नरम ऊतकों (मांसपेशियों) को परीक्षण के लिए धातु की चादरों में दफनाया गया, तो यह अवश्य होगा कि ये अत्यधिक जहरीली धातुएँ दोनों कठोर ऊतकों (हड्डियों) के संपर्क में हैं। और कोमल ऊतक (मांसपेशियाँ)। कुछ परिगलन का कारण बनते हैं।

ए-वी79 सेल जनसंख्या निर्माण ऊर्जा और निकल (नी) आयन एकाग्रता के बीच संबंध;

बी-वी79 सेल जनसंख्या निर्माण ऊर्जा और वैनेडियम (वी) आयन एकाग्रता के बीच संबंध

दूसरा समूह चोट का संकेत देता है। प्रत्यारोपित और संलग्न अवस्था में, संपर्क स्थल पर रेशेदार ऊतक पर एक जैविक प्रतिक्रिया बनती है जो शरीर से बाहर निकल जाती है। लोहा, एल्युमिनियम, सोना, चाँदी आदि सभी इसी प्रकार व्यवहार करते हैं। सामान्य धातु सामग्री जैसे SUS 304L स्टेनलेस स्टील, SUS 36L स्टेनलेस स्टील और कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु सभी इसी प्रकार से संबंधित हैं। कठोर ऊतक में जड़ा हुआ धातु का टुकड़ा हड्डी की कोशिकाओं के साथ संलयन नहीं करता है। जब कुछ सप्ताह बाद निष्कर्षण परीक्षण किया गया, तो इसे बिना किसी प्रतिरोध के आसानी से बाहर निकाला गया।

तीसरे समूह की जीवित जीवों के साथ सबसे छोटी प्रतिक्रिया होनी चाहिए। प्रत्यारोपित या संलग्न होने पर, टाइटेनियम (Ti), ज़िरकोनियम (Zr), नाइओबियम (Nb), टैंटलम (Ta) और प्लैटिनम (Pt) उपयुक्त होते हैं। जब इन धातुओं को शरीर में प्रत्यारोपित या संलग्न किया जाता है, तो वे कठोर और नरम ऊतकों की कोशिकाओं और ऊतकों के साथ घनिष्ठ रूप से एकीकृत हो जाते हैं, जो सोमाटाइजेशन की घटना को दर्शाता है।

इस प्रकार, टाइटेनियम निश्चित रूप से जीवित जीवों के लिए कम हानिकारक है और एक सुरक्षित धातु है। टाइटेनियम मिश्र धातु का उपयोग करते समय, उपयोग किए गए मिश्र धातु तत्वों के आधार पर, संक्षारण प्रतिरोध शुद्ध टाइटेनियम की तुलना में कम होता है। जब संक्षारण होता है, तो इसके तत्व विघटित हो सकते हैं। ऐसे मिश्र धातु तत्वों का चयन करना आवश्यक है जो संक्षारण प्रतिरोधी और गैर-हानिकारक हों। टाइटेनियम मिश्र धातुओं में, Ti{2}}AI-4V मिश्रधातु का उपयोग लंबे समय से विमान निर्माण और समुद्री जल-प्रतिरोधी इंजीनियरिंग उपकरणों में किया जाता रहा है, और इसमें बड़ी संख्या में उपयोग के मामले हैं। चिकित्सा उद्योग में, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध (कम लौह, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन सामग्री) के साथ ईएलआई-प्रकार मिश्र धातुओं का उपयोग लंबे समय से शुरू किया गया है। हालाँकि, प्रत्यारोपण और अनुलग्नकों के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं के हालिया अनुसंधान और विकास में, एकल इकाई के क्षति गुणों पर रिपोर्ट के आधार पर, Ti{6}}Nb{7}}Zr मिश्र धातु को वैनेडियम के स्थान पर मानकीकृत किया गया है। वी) गैर-घायल नाइओबियम (एनबी) के साथ। (एएसटीएम, आईएसओ)। एक अनुकूल मिश्र धातु भी है जो सक्रिय रूप से एल्यूमीनियम का निर्वहन करती है और लॉन्च होने वाली है।

चिकित्सा उपयोग के लिए अमेरिकी एएसटीएम मानक (एफ कोड) के रूप में, यह यूरोप में विश्व मानक के बराबर है। आईएसओ मानक और एएसटीएम मानक को समेकित किया गया और एक यूरोपीय मानक में विलय कर दिया गया। जापान अपने घरेलू मानकों को सुलझा रहा है, एएसटीएम और आईएसओ के अनुरूप मानकों को ले रहा है, और आईएसओ मानकों के आधार पर मानक तैयार करना शुरू कर रहा है।

कृत्रिम घुटने के जोड़ों, कूल्हे के जोड़ों (ऊरु सिर सहित) आदि द्वारा दर्शाए गए प्रत्यारोपण और अनुलग्नकों में उपयोग किए जाने वाले एएसटीएम मानकों में निर्धारित टाइटेनियम सामग्री को उनके आकार के अनुसार तालिका 1 में सूचीबद्ध किया गया है। लंबे समय से, पाउडर सामग्री सहित शुद्ध टाइटेनियम और टीआई {{1} एआई -4 वी मिश्र धातुओं को विभिन्न आकृतियों के घटकों और भागों में बनाया गया है।

जिन भागों में टाइटेनियम सामग्री का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है वे कृत्रिम ऊरु जोड़, कृत्रिम घुटने के जोड़, हड्डी की प्लेटें आदि हैं, जो आर्थोपेडिक सर्जरी के लिए उपयुक्त हैं। जोड़ों की विकृत सूजन
गठिया रोग [लियुमाकिज़िम के रूप में अनुवादित, जिसका अर्थ है जोड़ों और मांसपेशियों में गंभीर दर्द, और यह एक एलर्जी रोग भी है - अनुवादक का नोट] और गंभीर दर्द के अन्य कारण, जिसके परिणामस्वरूप चलने में कठिनाई होती है, इस बीमारी से पीड़ित मरीज़ दर्द को पूरी तरह से खत्म कर सकते हैं और कृत्रिम कूल्हे के जोड़ और कृत्रिम घुटने के जोड़ प्रतिस्थापन सर्जरी के माध्यम से चलने में सक्षम हो सकते हैं। जापान में, एक वर्ष में 80,{2}} कृत्रिम कूल्हे के जोड़ प्रतिस्थापन सर्जरी और 40,000 कृत्रिम घुटने के जोड़ प्रतिस्थापन सर्जरी की जाती हैं (2005 के आँकड़े)। भविष्य में, वृद्ध समाज के आगमन के साथ, यह उम्मीद की जा सकती है कि इस मांग को पूरा करने के लिए कितने प्रतिशत विकास दर का उपयोग किया जाएगा।

टाइटेनियम सभी कृत्रिम जोड़ भागों के लिए उपयुक्त नहीं है। संयुक्त भागों में, जो हिस्से अक्सर झूलते हैं वे उपयुक्त नहीं होते हैं क्योंकि टाइटेनियम को पहनना आसान होता है (सिरेमिक और कोबाल्ट मिश्र धातु उपयुक्त होते हैं), और प्रत्यारोपित भागों के लिए टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाना चाहिए। इसे जैविक हड्डी के साथ शीघ्रता से एकीकृत करने के लिए, टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह को असमान बनाया जाना चाहिए और एपेटाइट (एपेटाइट) और बायोग्लास जैसे हड्डी सेंसर के साथ लेपित किया जाना चाहिए। इसके अलावा, फ्रैक्चर फिक्सेशन के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु इंट्रामेडुलरी नाखून और टाइटेनियम मिश्र धातु प्लेटों का उपयोग किया जाता है। चित्र 3 आरोपण और लगाव के विभिन्न उदाहरण दिखाता है।

दंत चिकित्सा के क्षेत्र में भी प्रत्यारोपण और सहायक उपकरणों के उपयोग का चलन बढ़ रहा है। उपयोग की जाने वाली टाइटेनियम की मात्रा छोटी है, और यह शुद्ध टाइटेनियम, टाइटेनियम मिश्र धातु और आकार मेमोरी मिश्र धातु TiNi से बना है। इसके आकार में प्लेट प्रकार, धागे का प्रकार, आस्तीन का प्रकार और टोकरी का प्रकार शामिल है जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। इन भागों और घटकों को प्रत्यारोपित गम भाग पर स्थापित करने के लिए सीधे जबड़े की हड्डी में डाला जाता है, और एपेटाइट के साथ लेपित किया जाता है जो हड्डी की संरचना का प्रतिनिधित्व करता है। आमतौर पर, दांतों में धातु प्रत्यारोपण के लिए टाइटेनियम बहुत उपयुक्त है। दो विधियाँ हैं: सटीक ढलाई और सुपरप्लास्टिक निर्माण। कोबाल्ट और क्रोमियम मिश्र धातुओं के पिछले उपयोग की तुलना में, यह वजन में हल्का है और अम्लीय खाद्य पदार्थों में गंध परिवर्तन का कारण नहीं बनता है। चूंकि टाइटेनियम सामग्री का उपयोग स्वास्थ्य बीमा निदान और उपचार के दायरे से बाहर है, इसलिए कीमत काफी महंगी है।

आंतरिक चिकित्सा के लिए एक प्रत्यारोपण (दफन) या सहायक के रूप में, जब कोई मरीज कम दिल की धड़कन दर से पीड़ित होता है, तो हृदय को उत्तेजित करने के लिए एक पेसमेकर (पेसमेकर --एक स्वचालित वेंट्रिकुलर संकुचन उपकरण) को प्रत्यारोपित (दफन) किया जा सकता है। एक उपकरण जो दिल की धड़कनों की सामान्य संख्या सुनिश्चित करता है - अनुवादक का नोट)। एक इलेक्ट्रोड तार सबक्लेवियन नस से हृदय तक लगाया जाता है। यह इलेक्ट्रोड पेसमेकर को इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल इनपुट करता है, जो पेसमेकर बन जाता है। हाल ही में, पेसमेकर उत्पाद का द्रव्यमान 20 ग्राम और मोटाई 6 मिमी है। यह इतना छोटा होता है कि यह इलेक्ट्रोड तारों से जुड़ा होता है और त्वचा के नीचे जड़ा होता है। बैटरी और नियंत्रण सर्किट को एक छोटे कंटेनर (बॉक्स) में पैक किया जाता है, जो एक शुद्ध टाइटेनियम उत्पाद है जो जीवित जीवों के लिए हानिकारक नहीं है। बैटरी जीवन को कम से कम 6 साल तक बनाए रखा जाना चाहिए, इसलिए इस छोटे कंटेनर (बॉक्स) में दीर्घकालिक स्थिरता और सुरक्षा की आवश्यकता होती है। अब, जापान में लगभग 5,88 लोग लाभान्वित हुए हैं।

टाइटेनियम उपचार के परिणाम सर्जिकल उपकरणों में भी देखे जा सकते हैं। विशेष रूप से 10 घंटे से अधिक की लंबी अवधि की न्यूरोसर्जरी में, संदंश को भी हल्का होना आवश्यक है, और हेमोस्टैटिक संदंश और अन्य हेमोस्टैटिक संदंश टाइटेनियम से बने होने चाहिए। कई दंत उपचार उपकरण, जैसे प्रत्यारोपण, जोड़ने के लिए सर्जिकल उपकरण, और टार्टर को हटाने के लिए वाइब्रेटर, टाइटेनियम से बने होते हैं। इम्प्लांट (दफन) और अटैचमेंट के अलावा, सहायक उपकरण और व्हीलचेयर भी टाइटेनियम से बनाए जा रहे हैं। जब बीमारी या दुर्घटना के कारण किसी अंग का कोई हिस्सा गायब हो जाता है, तो कार्य को बहाल करने के लिए एक कृत्रिम अंग बनाया जाना चाहिए। चूँकि मुख्य भाग धातु से बना है, यह हल्का, टिकाऊ (मुख्य रूप से संक्षारण प्रतिरोध और थकान क्षति प्रतिरोध) होना चाहिए, और जैविक अनुकूलता (नी, सीआर, आदि) के संदर्भ में, इसे लागू किया जा रहा है। व्हीलचेयर के संदर्भ में, मुख्य लक्ष्य पूरे व्हीलचेयर के वजन को कम करना है, इसलिए कुछ लोग फ्रेम और पहियों जैसे लगभग सभी धातु भागों में टाइटेनियम का उपयोग करते हैं।