Анодування титану. Вибір травматологічних імплантатів.
Шановні друзі! Підготували для Вас цікаву практичну інформацію. Анодування титану. Вибір травматологічних імплантатів.
Анодування титану забезпечує створення виробу кращої якості в порівнянні з необробленим титаном. Існує 2 найбільш поширених варіанти остаточної обробки титанової поверхні для виробництва травматологічних імплантатів: Анодування ІІІ типу або кольорове анодування (найпоширеніше); Анодування ІІ типу
Ірина Ріхтер – УКРТРАВМА
З люб’язної згоди автора матеріалу пані Ірини Ріхтер з надією на подальшу співпрацю.
Шановні друзі!
Підготували для Вас цікаву практичну інформацію.
Анодування титану. Вибір травматологічних імплантатів.
Анодування титану забезпечує створення виробу кращої якості в порівнянні з необробленим титаном. Існує 2 найбільш поширених варіанти остаточної обробки титанової поверхні для виробництва травматологічних імплантатів:
- Анодування ІІІ типу або кольорове анодування (найпоширеніше);
- Анодування ІІ типу.
Анодування ІІІ типу (кольорове анодування)
Принципи
Кольорове анодування титанових сплавів застосовуються, як стандартна обробка поверхні для компонентів остеосинтезу, а також для стоматологічних та ортопедичних імплантатів. Анодування (забарвлення) III типу просто змінює властивості імплантата з косметичної точки зору. Компоненти забарвлюються відповідно до їх розміру для полегшення ідентифікації до і під час операції.
Технологія
За необхідності занурення в баню з кислотою проводиться з метою досягнення рівномірної поверхні імплантату для анодування. Потім продукт анодують у розведеній кислоті. Отриманий шар оксиду титану виконує функцію оптичного інтерференційного фільтра. Всі кольори веселки можна отримати, змінюючи товщину покриття. Стандартними кольорами є червоний, синій, жовтий та зелений. Однак можна виготовити безліч інших варіацій кольорів. Товщина шару становить 20-200 нм залежно від обраного кольору. Важливо зрозуміти, що метал самостійно не змінює свій колір – немає жодних фарб чи пігментів. Як наслідок анодовані титанові імплантати є і гіпоалергенні і біосумісні.
Переваги
- Покращує ідентифікацію імплантатів;
- • Косметично привабливий
Тест критерії. Результат.
Кольори - Відповідно до колірної гами
Товщина покриття - 20–200 нм (залежно від кольору)
Анодування ІІ типу
Принципи
Спосіб анодування спочатку був розроблений у США для аерокосмічного застосування. Анодування ІІ типу зарекомендувало себе як успішна процедура, яка здатна покращити механічні характеристики титану та компонентів на основі сплаву титану для ортопедичних імплантатів, а також пристроїв для остеосинтезу.
Пристосовуючись до вимог ортопедичної промисловості, анодування запобігає холодному зварюванню імплантів для остеосинтезу (тобто між блокуючою пластиною і блокуючим гвинтом), підвищує міцність до «втоми» металу і підвищує стійкість до стирання, а також корозії.
Крім того, кількість адсорбції білка під час негайної післяопераційної взаємодії крові та поверхні імплантату, зменшується шляхом анодування ІІ типу. Таким чином, пригнічується приєднання остеобластів і зменшується подальший ріст кістки на імплантат. Ускладнення, пов'язані з видаленням стержнів, гвинтів чи пластин після успішного процесу зрощення переломів, можуть бути зменшені цим ефектом.
Технологія
Процедура анодування, замінює тонку плівку природного оксиду на поверхні імплантату товстим оксидним покриттям. Це досягається за рахунок іскрового розряду, що утворюється на поверхні імплантату, в той час як він занурюється в електролітичну ванну, що містить сильний лужний розчин. Поверхня імплантату розплавляється розрядом, і оксидний шар стає невід’ємною частиною основного матеріалу. Розміри імплантату не змінюються поверхневою обробкою. Мікропори і тріщини основного матеріалу облітеруються під час процедури. Процедура Анодування ІІ типу відповідає стандарту AMS 2488 (специфікація аерокосмічних матеріалів).
Переваги
- Зменшення вростання кістки в імплантат;
- Підвищена міцність імплантатів до «втоми» металу;
- Зниження ризику холодного зварювання;
- Можливе збільшення попереднього навантаження різьбових з'єднань;
- Значне зниження вивільнення алюмінію та ванадію з титанових сплавів.
Тест критерії. Результат
Товщина покриття - Макс. 1-2 мкм. Покриття є суцільним, гладким в місцях високого стресу
Поведінка вростання - До 19% зменшується колонізація імплантатів кістковими клітинами, викликана зниженою абсорбцією білка
Зносостійкість - Підвищена стійкість до зносу порівняно з необробленими титановими сплавами. Біосумісність - Хороша біосумісність
Стійкістьдо корозії - Стійкість до корозії до 44% вище, ніж для необробленого титану
Міцність до «втоми» - Збільшення міцність до «втоми»до металу 15-20% порівняно з необробленим основним матеріалом, через гомогенну обробку поверхні та високе співвідношення міцності до ваги
Колір імплантатів - сірого кольору
Підсумок
Титан та титанові сплави часто використовуються, як матеріал для виготовлення імплантатів для остеосинтезу або заміни суглобів.
Анодування часто вибирають як стандартну процедуру обробки цих поверхонь. За допомогою анодування II типу модифікуються біологічні та біомеханічні характеристики імплантатів. При анодуванні III типу (кольорове анодування)змінюються лише косметичні характеристики імплантату.
Література
1. Baumann A., Zander N. (2005) TiAL4V6 with Anodization Type II: Biological Behavior and Biomechanical Effects. Technical Paper (unpublished).
2. Becker P., Baumann A., Beck U., Kirbs A., Rychly J., Lüthen F., Neumann H.-G. (2002) Protein Adsorption on spark anodized titanium. 17th European Society for Biomaterials Conference. Barcelona, Spain.
3. Becker P., Baumann A., Beck U., Kirbs A., Rychly J., Lüthen F., Neumann H.-G. (2003) Spark Anodisation of titanium and titanium alloys. In: Proceedings of the 10th world Conference on Titanium (Lütjering et al., Eds.), pp. 3339-3344.
4. DOT GmbH (2000) VergleichendeUntersuchungenzurProteinadsorptionunbehandelter und anodischoxidierterTitanlegierungen. Rostock.
5. Raja S., Imbuldeniya A. M., Garg S., Groom G. (2012) Difficulties encountered removing locked plates. Ann R Coll SurgEngl 94, pp. 502-505.
6. ten Broeke R. H., Alves A., Baumann A., Arts J. J., Geesink R. G. (2011) Bone reaction to a biomimetic third-generation hydroxyapatite coating and new surface treatment for the Symax hip stem. J Bone Joint Surg Br. 93(6), pp. 760-8.
7. ten Broeke R. H. M., Tarata M., Arts J. J., Janssen D. W., Verdonschot N, Geesink R. G. T. (2014) Improving peri-prosthetic bone adaptation around cementless hip stems: A clinical and finite element analysis. MedEngineerPhys 36(3), pp. 345-353.
Обговорення (2)
Андрей Доманский Цікава інформація! Який досвід використання в клінічній практиці?
Ірина Ріхтер Дякуємо за запитання. Нам не відома інформація про наявність та досвід використання титанових імплантатів ІІ типу анодування для лікування переломів в Україні. Згідно відгуків закордонних колег та європейських виробників є наступні особливості.
Зниження ризику холодного зварювання. При видаленні блокуючих пластин фактично не було повідомлень з лікарень про випадки холодного зварювання. Хоча наголошується про важливість дотримання техніки введення блокуючих гвинтів без остаточного закручування силовим інструментом.
Зменшення вростання кістки в імплантат також сприяє легшому процесу видалення, як накісткових імплантатів, що очевидно поєднується з попередньою перевагою, так і інтрамедулярних фіксаторів. Оскільки процедура анодування ІІ типу є досить коштовною, то виробники застосовують її в основному в інтрамедулярних імплантатах, які одночасно мають ковзний, динамічний (sliding) ефект, тому що при контакті метал-метал практично мінімальні сили тертя між такими поверхнями, що являється ще однією перевагою анодування ІІ типу – ефект enhanced lubricity.
Збільшена міцність до «втоми» є не лише чудовою перевагою для лікарів травматологів, особливо у випадках коли очікується тривале зрощення, але й для індустрії. Зокрема, цю перевагу використовують для виробництва імплантатів з низьким профілем, доводячи товщину фіксатора до 1,2-1,6 мм, що має практичне значення особливо при їх використанні в зонах з дефіцитом м’яких тканин, як стопа, чи для меншого подразнення навколишніх м’яких тканин, як в зоні дистального променю, чи поєднання обох – при навколосуглобових переломах.
Сподіваємося ця інформація допоможе Вашій практиці.
Андрей Доманский Ірина Ріхтер Дякую за змістовну відповідь!
Андрей Волна Да. Европейские коллеги, в частности из Австрии, очень рекомендуют. Мне интересна эта тема. Думаю, это перспективно.