Медицина и здравоохранение сегодня

Область применения титана в медицине и его свойства

Учебные материалы / Методы нанесения антибактериального покрытия на имплантат / Область применения титана в медицине и его свойства

Страница 2

Основная задача, которая ставилась при конструировании инструментов из титана,- создание инструментов, по своим функциональным свойствам не уступающим, а превосходящим аналогичные, выполненные из нержавеющих сталей. Исследования показали, что, если для сохранения функциональных свойств образца изделия из титана требуется увеличить сечение более чем на 30% (по сравнению с инструментом из нержавеющей стали), то разработка такого инструмента нецелесообразна, кроме случаев, когда вес не является доминирующей характеристикой инструмента.

При конструировании неразборных инструментов (зажимов и пинцетов) для сохранения их функциональных свойств сечения некоторых элементов были увеличены на 10-30%, при этом вес их по сравнению с образцами из нержавеющей стали уменьшился на 30-35%. Твердость после термообработки составила HRC35-38.

Такие инструменты, как зеркала, крючки пластинчатые, ранорасширители и другие, которые при работе не испытывают больших нагрузок и рабочая площадь которых достаточно велика, были выполнены с сечениями, уменьшенными на 20-30%, что снизило их вес на 40-50%.

Режущие инструменты были выполнены комбинированными: съемные рабочие части - из соответствующей стали, ручки -из титановых сплавов. К этой группе относятся стамески, крючки хирургические, скальпели со съемными лезвиями и др.

Неразъемные режущие инструменты изготавливались из стали, ручки - из титановых сплавов. Элементы соединялись при помощи заклепок или прессовой посадки (ножницы, распаторы, стержневые инструменты).

Исследования показали, что титановые сплавы могут широко применяться там, где необходима очень высокая коррозионная стойкость медицинских инструментов и не требуется большой твердости. Невысокая твердость титана, отсутствие режущих свойств не дает пока возможности расширить его применение в хирургическом инструментарии. Следовательно, исследования возможности повышения твердости и придания режущих свойств титану - задача первостепенной важности. Трудность объясняется тем, что существующие в промышленности методы упрочнения титана в медицинской промышленности применять нельзя, так как к изделиям предъявляются совершенно особые требования. Кроме того, медицинские аппараты и инструменты работают в специфических условиях (в контакте с физиологическим раствором, йодом, стерилизуются путем кипячения в воде или в автоклавах при температуре до 200˚C и т. П.).

Во ВНИИХАИ были проведены специальные исследования по этому вопросу. Для увеличения твердости, износостойкости, снижения коэффициента трения были проведены термическая и химико-термическая обработки (азотирование и альфирование).

Процесс анодирования позволил получить на образцах (в дальнейшем - на изделиях) цветную пленку различных оттенков: золотистую, зеленую, синюю, фиолетовую, лиловую. Все они подвергались стерилизации путем кипячения в воде в течение 1800°С при шестикратном повторении. После каждого цикла стерилизации проводили визуальное наблюдение изменения цвета покрытия и появления пятен коррозии. Наиболее коррозионностойкой и прочной пленкой является оксидная пленка желтого (золотистого), фиолетового и лилового цветив.

Таким образом было установлено, что медицинские инструменты, изготовленные из титановых сплавов, на 20-30% легче таких же изделий из нержавеющей стали, обладают лучшей коррозионной стойкостью, более долговечны и удобны в работе. Сотрудниками ВНИИХАИ разработаны и изготовлены из титановых сплавов опытные партии для общей хирургии, оториноларингологии и стоматологии.

В состав комплекта для общей хирургии входят: пластинчатые пинцеты; кровоостанавливающие зажимы; пластинчатые двухсторонние крючки; печеночные зеркала; V-образный проволочный крючок; расширитель с кремальерой; скальпель со съемными лезвиями и др.- всего 27 наименований (общая масса инструмента - 1,59 кг).

В состав комплекта, предназначенного для оторииоларинго-логических операций, входит: трахеотомический крючок; рано-расширитель типа «Лира»; трахеотомический расширитель с пружиной; ушной штыкоойразный пинцет; стаместка Воячека; ушные воронки; ушные тампонные щипцы (масса указанных инструментов - 0.235 кг).

Комплект стоматологических инструментов, разработанный ВНИИХАИ, успешно прошел испытания в Центральном научно-исследовательском институте стоматологии.

Одним из довольно распространенных способов лечения переломов костей в настоящее время является металлический остеосинтез. Используемые дли остеосинтеза стержни обеспечивают полную неподвижность осколков и тем самым способствуют процессу консолидации перелома. Однако в дальнейшем у многих больных возникают осложнения, обусловленные применением конструкций из нержавеющей стали, структурная и химическая неоднородность которой в ряде случаев является причиной разрушения фиксаторов, что ведет к переломам конструкции. Продукты коррозии повреждают костную ткань; наблюдается также явления ионизации и электропроводности; ионы железа активно вступают во взаимодействие с физиологическими солями организма, вызывая реактнивное воспаление и боль. Таким образом, нержавеющая сталь, даже самая высококачественная, не является безупречным материалом для проведения остеосинтеза.