Травматология и Фармакология

Анодирование титана. Выбор травматологических имплантатов

      

Уважаемые друзья! Подготовили для Вас интересную практическую информацию. Анодирование титана. Выбор травматологических имплантатов.

Анодирование титана обеспечивает создание изделия лучшего качества по сравнению с необработанным титаном. Существует 2 наиболее распространенных варианта окончательной обработки титановой поверхности для производства травматологических имплантатов: Анодирование III типа или цветное анодирование (самое распространенное); Анодирование II типа

Опубликован: 15.04.2020

Ирина Рихтер – УКРТРАВМА

С согласия автора материала Ирины Рихтер с надеждой на дальнейшее сотрудничество.

Уважаемые друзья!

Подготовили для Вас интересную практическую информацию.
Анодирование титана. Выбор травматологических имплантатов.

Анодирование титана обеспечивает создание изделия лучшего качества по сравнению с необработанным титаном. Существует 2 наиболее распространенных варианта окончательной обработки титановой поверхности для производства травматологических имплантатов:

  • Анодирование III типа или цветное анодирование (самое распространенное);
  • Анодирование II типа.

Анодирование IIIтипа (цветное анодирование)

Принципы

Цветное анодирование титановых сплавов применяются, как стандартная обработка поверхности для компонентов остеосинтеза, а также для стоматологических и ортопедических имплантатов. Анодирование (окраска) III типа просто меняет свойства имплантата с косметической точки зрения. Компоненты окрашиваются в соответствии с их размером для облегчения идентификации до и во время операции.

Технология

При необходимости погружения в баню с кислотой проводится с целью достижения равномерной поверхности имплантата для анодирования. Затем продукт анодируют в разведенной кислоте. Полученный слой оксида титана выполняет функцию оптического интерференционного фильтра. Все цвета радуги можно получить, изменяя толщину покрытия. Стандартными цветами являются красный, синий, желтый и зеленый. Однако можно изготовить множество других вариаций цветов. Толщина слоя составляет 20-200 нм в зависимости от выбранного цвета. Важно понять, что металл самостоятельно не меняет свой цвет - нет никаких красок или пигментов. Как следствие анодированные титановые имплантаты являются и гипоаллергенными и биосовместимыми.

Преимущества

  • Улучшает идентификацию имплантатов;
  • Косметически привлекательный

Тест критерии. Результат.

Цвета - Согласно цветовой гаммы

Толщина покрытия - 20-200 нм (в зависимости от цвета)

Анодирование II Типа

Принципы

Способ анодирования изначально был разработан в США для аэрокосмического применения. Анодирование II типа зарекомендовало себя как успешная процедура, которая способна улучшить механические характеристики титана и компонентов на основе сплава титана для ортопедических имплантатов, а также устройств для остеосинтеза.

Приспосабливаясь к требованиям ортопедической промышленности, анодирование предотвращает холодную сварку имплантов для остеосинтеза (т.е. между блокирующей пластиной и блокирующим винтом), повышает прочность к «усталости» металла и повышает устойчивость к стиранию, а также коррозии.

Кроме того, количество адсорбции белка при немедленной послеоперационной взаимодействия крови и поверхности имплантата, уменьшается путем анодирования II типа. Таким образом, подавляется присоединение остеобластов и уменьшается дальнейший рост кости на имплантат. Осложнения, связанные с удалением стержней, винтов или пластин после успешного процесса сращения переломов, могут быть уменьшены этим эффектом.

Технология

Процедура анодирования, заменяет тонкую пленку естественного оксида на поверхности имплантата толстым оксидным покрытием. Это достигается за счет искрового разряда, образующегося на поверхности имплантата, в то время как он погружается в электролитическую ванну, содержащую сильный щелочной раствор. Поверхность имплантата расплавляется разрядом, и оксидный слой становится неотъемлемой частью основного материала. Размеры имплантата не изменяются поверхностной обработкой. Микропоры и трещины основного материала облитерируются во время процедуры. Процедура Анодирование II типа соответствует стандарту AMS 2488 (спецификация аэрокосмических материалов).

Преимущества

  • Уменьшение врастание кости в имплантат;
  • Повышенная прочность имплантатов к «усталости» металла;
  • Снижение риска холодной сварки;
  • Возможно увеличение предварительной нагрузки резьбовых соединений;
  • Значительное снижение высвобождения алюминия и ванадия из титановых сплавов.

Тест критерии. результат

Толщина покрытия - Макс. 1-2 мкм. Покрытие является сплошным, гладким в местах высокого стресса

Поведение врастания - До 19% уменьшается колонизация имплантатов костными клетками, вызванная пониженной абсорбцией белка

Износостойкость - повышенная стойкость к износу по сравнению с необработанными титановыми сплавами. Биосовместимость - хорошая биосовместимость.

Стойкость к коррозии - стойкость к коррозии до 44% выше, чем для необработанного титана

Прочность к «усталости» - увеличение прочность к «усталости» к металла 15-20% по сравнению с необработанным основным материалом, из – за гомогенной обработки поверхности и высокое соотношение прочности к весу

Цвет имплантатов - серого цвета

Итог

Титан и титановые сплавы часто используются, как материал для изготовления имплантатов для остеосинтеза или замены суставов.

Анодирование часто выбирают как стандартную процедуру обработки этих поверхностей. С помощью анодирования II типа модифицируются биологические и биомеханические характеристики имплантатов. При анодировании III типа (цветное анодирование) изменяются только косметические свойства имплантата.

Анодирование титана. Выбор травматологических имплантатов.

Источник: https://www.facebook.com/photo.php?fbid=1477997452378595&id=100005050635857&set=a.367910613387290&refid=52&__tn__=EH-R

Литература

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.

Додати комментар:

* Отправляя сообщение Вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с
Политикой конфиденциальности


Другие материалы