การใช้งานหลักของไทเทเนียมในสาขาแพทย์

ไทเทเนียมถูกนำมาใช้เป็นหลักในด้านต่างๆ ดังนี้:

1. รากฟันเทียม
นี่คือการใช้งานไทเทเนียมที่แพร่หลายและเป็นที่ยอมรับมากที่สุด

• ข้อต่อเทียม: ข้อต่อสะโพก ข้อเข่า ข้อไหล่ ข้อศอก ฯลฯ ส่วนประกอบสำคัญที่รับน้ำหนัก เช่น ก้านกระดูกต้นขาและเบ้าสะโพกส่วนใหญ่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียม

• การซ่อมแซมบาดแผล: แผ่นกระดูก สกรู และตะปูในไขกระดูกสำหรับการตรึงกระดูกหักภายใน อุปกรณ์เหล่านี้ช่วยตรึงกระดูกหักและส่งเสริมการสมานกระดูก

• การเชื่อมกระดูกสันหลัง: อุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างกระดูกสันหลัง ตาข่ายไทเทเนียม และระบบสกรูยึดกระดูกสันหลังที่ใช้ในการผ่าตัดเพื่อแก้ไขภาวะกระดูกสันหลังคดและการเปลี่ยนแผ่นดิสก์

2. รากฟันเทียมและอุปกรณ์ทันตกรรม

• รากฟันเทียม: รากฟันเทียมไทเทเนียมเป็น "มาตรฐานทองคำ" ในทันตกรรม พวกมันถูกฝังลงในกระดูกขากรรไกรเพื่อทำหน้าที่เป็นรากฟันเทียม สร้างความแข็งแรง การรวมกระดูก กับกระดูก ซึ่งต่อมาจะมีการติดตั้งครอบฟัน

• โครงฟันปลอม: โครงโลหะสำหรับฟันปลอมถอดได้ รวมถึงฐานสำหรับครอบฟันและสะพานฟัน มักใช้ไทเทเนียมเนื่องจากมีน้ำหนักเบา ทนทาน และก่อให้เกิดอาการแพ้ต่ำ

• อุปกรณ์จัดฟัน: วงเล็บจัดฟันและลวดจัดฟันบางชนิดก็ทำจากโลหะผสมไทเทเนียมเช่นกัน

3. อุปกรณ์แทรกแซงหลอดเลือดหัวใจ

• ตัวเรือนเครื่องกระตุ้นหัวใจและเครื่องกระตุกหัวใจ: ตัวเรือนไทเทเนียมให้การปิดผนึกที่ดีเยี่ยม ปกป้องส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ภายในที่ละเอียดอ่อนในขณะที่เข้ากันได้ทางชีวภาพกับเนื้อเยื่อของมนุษย์ ลดปฏิกิริยาการปฏิเสธ

• ขดลวดหลอดเลือด: แม้ว่าโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียมและวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะเป็นกระแสหลักในปัจจุบัน แต่โลหะผสมนิกเกิล-ไทเทเนียม (Nitinol) ถูกนำมาใช้สำหรับขดลวดหลอดเลือดแบบขยายตัวเองเนื่องจากมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ความยืดหยุ่นสูง และ ผลกระทบจากความจำรูปร่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณต่างๆ เช่น หลอดเลือดแดงคอและหลอดเลือดแดงส่วนล่าง

4. เครื่องมือผ่าตัดและอุปกรณ์

• เครื่องมือผ่าตัด: คีม กรรไกร รีแทรคเตอร์ ฯลฯ ที่ทำจากไทเทเนียมมีน้ำหนักเบากว่าเครื่องมือสแตนเลส มีความแข็งแรงเมื่อยล้าสูง และทนทานต่อการกัดกร่อน สามารถทนต่อการฆ่าเชื้อด้วยอุณหภูมิสูงซ้ำๆ ได้

• ส่วนประกอบอุปกรณ์ทางการแพทย์: ส่วนประกอบภายในของเครื่องสแกน MRI แขนหุ่นยนต์ผ่าตัด ฯลฯ คุณสมบัติ ไม่เป็นแม่เหล็ก ของไทเทเนียมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยในสภาพแวดล้อม MRI และหลีกเลี่ยงการรบกวนการถ่ายภาพ

5. การสร้างกระดูกใบหน้าใหม่

• ตาข่ายและแผ่นไทเทเนียมที่ใช้ซ่อมแซมข้อบกพร่องของกระดูกกะโหลกศีรษะและใบหน้าซึ่งเกิดจากบาดแผลหรือการผ่าตัด สามารถปรับรูปร่างได้อย่างแม่นยำเพื่อฟื้นฟูทั้งการทำงานและรูปลักษณ์

2. ข้อได้เปรียบหลักของวัสดุไทเทเนียม

บทบาทที่ไม่อาจถูกแทนที่ได้ของไทเทเนียมในวงการแพทย์เกิดจากคุณสมบัติพิเศษ:

1. ความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม
นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของไทเทเนียม พื้นผิวของมันตามธรรมชาติจะสร้างฟิล์มพาสซีฟไทเทเนียมออกไซด์ที่หนาแน่นและเสถียรซึ่งเฉื่อยทางเคมี แทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อหรือของเหลวของมนุษย์ สิ่งนี้ป้องกันการอักเสบ ภูมิแพ้ หรือปฏิกิริยาการปฏิเสธ มันช่วยให้ การเชื่อมต่อโดยตรงและใช้งานได้ กับเนื้อเยื่อกระดูกที่มีชีวิต ซึ่งเรียกว่า การรวมกระดูก ซึ่งมีความสำคัญต่อความเสถียรในระยะยาวของรากฟันเทียม

2. อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงและโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำ

• อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง: ความแข็งแรงของไทเทเนียมเทียบได้กับเหล็กหลายชนิด แต่น้ำหนักเบา (~4.5 ก./ซม.³) มีเพียงประมาณ 60% ของเหล็ก ทำให้รากฟันเทียมเบาขึ้นและลดภาระของผู้ป่วย

• โมดูลัสยืดหยุ่นต่ำ: โมดูลัสยืดหยุ่นของไทเทเนียม (~110 GPa) ใกล้เคียงกับกระดูกของมนุษย์ (10-30 GPa) และต่ำกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมหรือโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียมมาก สิ่งนี้ช่วยลด ผลกระทบจากการป้องกันความเครียด—ซึ่งรากฟันเทียมที่แข็งจะรับภาระความเครียดส่วนใหญ่ ทำให้กระดูกโดยรอบพรุนและดูดซึมกลับเนื่องจากการขาดการกระตุ้นทางกลไก รากฟันเทียมไทเทเนียมช่วยให้ถ่ายโอนความเครียดตามธรรมชาติไปยังกระดูกมากขึ้น ส่งเสริมการรักษาและความเสถียรในระยะยาว

3. ความต้านทานการกัดกร่อนที่โดดเด่น
ของเหลวในร่างกายเป็นสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนซึ่งมีไอออนคลอไรด์ (เช่น โซเดียมคลอไรด์) ฟิล์มพาสซีฟของไทเทเนียมทำให้มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงมากในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยา ทำให้แทบจะไม่สามารถต้านทานการกัดกร่อนได้ ซึ่งหมายความว่า:

• อายุการใช้งานรากฟันเทียวยาวนาน: ไม่มีความล้มเหลวเนื่องจากการกัดกร่อน

• ความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง: หลีกเลี่ยงความเป็นพิษต่อเนื้อเยื่อและปฏิกิริยาแพ้ (เช่น ภูมิแพ้นิกเกิล) ที่เกิดจากการปล่อยไอออนของโลหะ

4. คุณสมบัติไม่เป็นแม่เหล็ก
ไทเทเนียมเป็นพาราแม่เหล็กและไม่เป็นแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กแรงสูง สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ป่วยที่มีรากฟันเทียมไทเทเนียมสามารถเข้ารับการ การสแกน MRI ได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องกังวลเรื่องการให้ความร้อน การเคลื่อนตัว หรือการรบกวนการถ่ายภาพ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวินิจฉัยและการติดตามผลหลังการผ่าตัด

5. ความสามารถในการขึ้นรูปและการขึ้นรูปที่ดี
แม้ว่าไทเทเนียมบริสุทธิ์จะนิ่ม แต่การผสม (เช่น กับอะลูมิเนียมและวานาเดียมเพื่อสร้าง Ti-6Al-4V) และเทคนิคการประมวลผลขั้นสูงช่วยให้สามารถผลิตรากฟันเทียมรูปทรงซับซ้อนเพื่อตอบสนองความต้องการในการผ่าตัดเฉพาะบุคคลได้ ผลกระทบจากความจำรูปร่าง ของโลหะผสมนิกเกิล-ไทเทเนียมนำเสนอโซลูชั่นที่ไม่เหมือนใครสำหรับการใช้งานเช่นขดลวดขยายตัวเอง

สรุปและแนวโน้มในอนาคต

แนวโน้มในอนาคต: