Applications du titane en médecine
Pertinence
Le titane est principalement intéressant pour les professionnels de la santé en raison de son inertie biologique vis-à-vis de l'organisme vivant, combinée à une résistance anticorrosive, à des propriétés mécaniques élevées, à un coût abordable et à un prix relativement bas. Tous ces avantages ont suscité un énorme intérêt pour le titane et conduit à de nombreux essais cliniques.
Résistance à la corrosion
Le titane n'a rien à envier au platine dans ce domaine. Ce métal résiste aux solutions alcalines et acides. Dans la lymphe, chimiquement similaire à l'eau de mer, le titane se corrode à raison de 0,2 mm par an (0,02 mm par 1000 ans). Les alliages de titane résistent au peroxyde d'hydrogène, au formaldéhyde et à l'essence. Aucune corrosion n'a été détectée dans le titane après de multiples ébullitions et autoclavages, plusieurs mois dans une solution de chloramine à 3%, de l'alcool éthylique à 96°C et une solution de bichlorure. La corrosion par piqûres n'a été détectée dans les alliages de titane qu'après plusieurs jours dans une teinture d'iode alcoolique à 10 %.
Solidité
Une autre propriété positive du titane et de ses alliages est leur grande résistance à la fatigue sous des charges alternées. Ceci est particulièrement important pour la production de dispositifs de fixation intra-osseux ainsi que pour les restaurations internes et externes, qui sont soumises à des charges alternées.
Traitement
Letitane pur est un métal ductile qui peut être usiné dans toutes sortes de formes telles que le meulage, le perçage, le fraisage et la découpe. La difficulté de fabrication de diverses structures à partir de ce métal est similaire à celle de l'acier inoxydable. En outre, le titane est non magnétique. C'est une propriété très précieuse. Grâce à elle, la physiothérapie peut être utilisée dans le traitement des patients qui ont des structures en titane dans leur corps. Toutes ces qualités rendent ce métal très prometteur pour une large application dans le domaine médical.
Inertie biologique
La conclusion la plus importante à laquelle nous sommes parvenus après de nombreuses années de recherche est que le titane est un métal inerte par rapport aux milieux biologiques. Les structures en titane sont parfaitement tolérées par le corps humain et se transforment en tissus musculaires et osseux. Le titane ne se corrode pratiquement pas dans le corps humain et la structure du tissu environnant reste inchangée pendant de nombreuses années. Le titane est chimiquement indifférent par rapport à tous les aciers inoxydables et à l'alliage à base de cobalt ("vitallium") largement utilisé. Il est également précieux que le titane techniquement pur contienne beaucoup moins d'impuretés que les autres alliages utilisés en médecine.
Prothèses
La possibilité d'utiliser le titane dans l'équipement médical a été étudiée de manière particulièrement approfondie à l'Institut de recherche de l'Union sur les équipements et les instruments chirurgicaux. Récemment, les spécialistes de l'Institut du titane et certaines associations médicales ont rejoint le travail de recherche. Les alliages de titane ont été utilisés pour la première fois à des fins chirurgicales pour créer un implant pour le globe oculaire. La longue recherche du métal a conduit les spécialistes à l'alliage de titane BT5. Les implants obtenus étaient deux fois plus légers que les produits analogues en acier Х18Н9Т (compte tenu du diamètre de 20 mm, le poids de l'implant en acier était de 3,2 g, alors que l'implant en titane pesait 1,6 g). Des observations cliniques à long terme et des études toxicologiques ont montré l'inertie biologique du produit. Après l'achèvement réussi de l'implant oculaire en titane, ce métal a été utilisé dans la construction d'autres prothèses, y compris celles comportant des pièces de travail portantes.
Instruments chirurgicaux
Aujourd'hui, plus de 200 instruments chirurgicaux différents sont utilisés dans les centres cliniques. Ils ont été testés à l'Institut de recherche Helmholtz de Moscou sur les maladies oculaires, à l'Institut de chirurgie A. Vishnevsky, à l'Institut de formation médicale avancée de Zaporozhye et à la clinique des maladies de l'oreille, de la gorge et du nez de l'Institut central de formation médicale avancée. Tous les instruments ont été évalués positivement par les spécialistes.
Les instruments en alliage de titane se caractérisent par leur inertie biologique, leur grande résistance à la corrosion, leur durabilité et leur plasticité. Les concepteurs ont été chargés de créer des outils dont les avantages sont supérieurs à ceux des instruments en acier inoxydable. Au cours des recherches, il a été constaté que si, pour la production d'outils en titane, la section transversale doit être augmentée de plus de 30 % par rapport aux outils en acier afin de conserver leurs propriétés fonctionnelles, le développement de l'outil n'a aucune perspective. Une exception à cette règle est le cas où le poids n'est pas la caractéristique dominante. Pour préserver les propriétés fonctionnelles du métal dans la conception d'outils non destructifs tels que les pinces et les serre-joints, les sections transversales des éléments individuels sont augmentées de 10 à 30 %, mais le poids des produits est réduit de 30 à 35 % par rapport aux spécimens en acier. Après traitement thermique, la dureté des outils est de HRC35-38.
Les crochets à lamelles, les miroirs et les écarteurs de bobines, c'est-à-dire les outils ayant une grande surface de travail qui ne sont pas soumis à de fortes contraintes pendant le fonctionnement, ont été fabriqués avec des sections réduites de 30 %, ce qui a permis de réduire le poids du produit de 50 %.
Outils combinés
Pour les outils de coupe, une conception combinée a été utilisée : les parties amovibles sont en acier approprié, tandis que les poignées sont en alliage de titane. Ces produits comprennent des crochets chirurgicaux, des scalpels à lames amovibles et des ciseaux. L'acier a été utilisé pour les outils de coupe fixes et les poignées ont été fabriquées en alliage de titane. Tous les éléments étaient reliés par des rivets ou par emmanchement - outils de carottage, râpes, ciseaux.
Essais
Les recherches ont montré que les alliages de titane devraient être utilisés lorsque les instruments médicaux nécessitent une résistance élevée à la corrosion pour une faible dureté du métal. Le fait que le titane ne soit pas très dur et qu'il n'ait pas la capacité de couper empêche son utilisation dans les instruments chirurgicaux. Il est donc primordial de donner au titane ses propriétés de coupe et d'augmenter sa dureté. La principale difficulté réside dans le fait que les méthodes industrielles modernes de durcissement ne peuvent pas être appliquées aux instruments médicaux, car ils ont des exigences particulières. En outre, les instruments et dispositifs médicaux doivent fonctionner dans des conditions très particulières (contact avec l'iode, solutions physiologiques, stérilisation par ébullition).
Le traitement
Au All-Union Scientific Research Institute of Surgical Equipment and Instruments, des traitements chimiques-thermiques et thermiques (alfiling et nitruration) ont été effectués pour augmenter la dureté du métal, la résistance à l'usure et réduire le coefficient de frottement. Un processus d'anodisation a été utilisé pour produire des films colorés de différentes couleurs (violet, vert, violet et or). Tous les échantillons ont été stérilisés par autoclavage à 180 °C. Après chaque cycle, le changement de couleur du revêtement et l'apparition de taches de corrosion ont été étudiés. Le film le plus solide et le plus résistant à la corrosion était le film d'oxyde de couleur or, violet et pourpre.
Résultats
Lesinstruments médicaux en titane sont 20 à 30 % plus légers que les instruments en acier, ils sont plus confortables et plus durables et résistent mieux à la corrosion. Les employés de l'Institut de recherche scientifique de l'Union ont développé et produit, sur la base des données obtenues, des ensembles expérimentaux d'instruments en alliage de titane pour la dentisterie, l'oto-rhino-laryngologie et la chirurgie générale. Le kit pour la chirurgie générale comprenait des pinces styptiques, des pinces lamellaires et des crochets à double tranchant, un crochet métallique en forme de V, un scalpel à lames amovibles, des miroirs pour le foie et d'autres articles - un total de 27 articles (le poids de tous les instruments est de 1,59 kg). Un kit ORL pour les opérations oto-rhino-laryngologiques comprenait un dilatateur de trachéotomie à ressort, un écarteur de Lira, des pinces à oreille, un crochet de trachéotomie, des entonnoirs d'oreille et des pinces à tampons (poids total 235 grammes). L'ensemble des instruments dentaires a passé avec succès tous les tests de l'Institut central de recherche dentaire.
Orthopédie
Les fractures osseuses sont désormais souvent traitées par ostéosynthèse métallique. On utilise pour cela des tiges qui immobilisent la fracture et facilitent le processus de consolidation. Cependant, de nombreux patients souffrent de complications ultérieures liées à l'utilisation de constructions en acier inoxydable. L'inhomogénéité de l'acier, tant au niveau de ses propriétés chimiques que structurelles, provoque souvent la rupture des dispositifs de fixation, qui entraîne à son tour une fracture de l'ensemble de la structure. Le tissu osseux est endommagé par les produits de corrosion et des phénomènes de conductivité électrique et d'ionisation sont observés. Les ions de fer commencent à interagir avec les sels physiologiques du corps, ce qui provoque une inflammation et une douleur aiguë. Par conséquent, même l'acier inoxydable de la plus haute qualité n'est pas le meilleur matériau pour l'ostéosynthèse.
L'utilisation du titane dans la production de dispositifs de fixation osseuse permet d'éviter les complications susmentionnées grâce à la neutralité biologique de ce métal. Ainsi, les structures en titane peuvent être utilisées pour une résidence à long terme (voire permanente) dans le corps humain. Ceci est particulièrement important dans le cas de l'ostéosynthèse chez les personnes âgées, puisque l'utilisation du titane peut éliminer la nécessité d'une intervention chirurgicale pour retirer la fixation.
Structures en titane
Grâce au titane, il est possible de traiter des modifications complexes de fractures au niveau périarticulaire. Dans le passé, ces structures n'étaient pas utilisées en raison de la difficulté à les retirer. Aujourd'hui, les terminaux (agrafes en titane) sont utilisés dans les techniques de traction du squelette. En Union soviétique,
Arthroplastie
Les prothèses articulaires et diverses autres constructions en titane sont développées avec succès par le personnel de l'Institut central de traumatologie et d'orthopédie de Moscou, dirigé par le professeur
La dentisterie
Dans la production de prothèses dentaires en plastique, une substance cristalline blanche, le dioxyde de titane, est utilisée en dentisterie domestique afin d'obtenir des effets cosmétiques. Mais pour les prothèses dentaires, on peut utiliser à la fois des composés de titane avec de l'oxygène et du titane structurel, qui est biologiquement inerte, solide, suffisamment léger et facile à travailler.
La clinique de chirurgie orale et maxillo-faciale dirigée par le professeur associé
Achat, prix
Evek GmbH vend des produits en acier laminé à un prix attractif. Il est établi en tenant compte des taux du LME (Londonmetal exchange) et dépend des caractéristiques technologiques de la production sans coûts supplémentaires. Nous fournissons une large gamme de produits en titane et en alliage de titane. Tous les lots font l'objet d'une certification de qualité afin de répondre aux exigences de la norme. Chez nous, vous pouvez acheter une variété de produits en vrac pour une production à grande échelle. Un large choix, des conseils détaillés de nos responsables, des prix raisonnables et une livraison rapide déterminent le visage de notre entreprise. Un système de remise est disponible pour les achats en gros
Pertinence
Le titane est principalement intéressant pour les professionnels de la santé en raison de son inertie biologique vis-à-vis de l'organisme vivant, combinée à une résistance anticorrosive, à des propriétés mécaniques élevées, à un coût abordable et à un prix relativement bas. Tous ces avantages ont suscité un énorme intérêt pour le titane et conduit à de nombreux essais cliniques.
Résistance à la corrosion
Le titane n'a rien à envier au platine dans ce domaine. Ce métal résiste aux solutions alcalines et acides. Dans la lymphe, chimiquement similaire à l'eau de mer, le titane se corrode à raison de 0,2 mm par an (0,02 mm par 1000 ans). Les alliages de titane résistent au peroxyde d'hydrogène, au formaldéhyde et à l'essence. Aucune corrosion n'a été détectée dans le titane après de multiples ébullitions et autoclavages, plusieurs mois dans une solution de chloramine à 3%, de l'alcool éthylique à 96°C et une solution de bichlorure. La corrosion par piqûres n'a été détectée dans les alliages de titane qu'après plusieurs jours dans une teinture d'iode alcoolique à 10 %.
Solidité
Une autre propriété positive du titane et de ses alliages est leur grande résistance à la fatigue sous des charges alternées. Ceci est particulièrement important pour la production de dispositifs de fixation intra-osseux ainsi que pour les restaurations internes et externes, qui sont soumises à des charges alternées.
Traitement
Letitane pur est un métal ductile qui peut être usiné dans toutes sortes de formes telles que le meulage, le perçage, le fraisage et la découpe. La difficulté de fabrication de diverses structures à partir de ce métal est similaire à celle de l'acier inoxydable. En outre, le titane est non magnétique. C'est une propriété très précieuse. Grâce à elle, la physiothérapie peut être utilisée dans le traitement des patients qui ont des structures en titane dans leur corps. Toutes ces qualités rendent ce métal très prometteur pour une large application dans le domaine médical.
Inertie biologique
La conclusion la plus importante à laquelle nous sommes parvenus après de nombreuses années de recherche est que le titane est un métal inerte par rapport aux milieux biologiques. Les structures en titane sont parfaitement tolérées par le corps humain et se transforment en tissus musculaires et osseux. Le titane ne se corrode pratiquement pas dans le corps humain et la structure du tissu environnant reste inchangée pendant de nombreuses années. Le titane est chimiquement indifférent par rapport à tous les aciers inoxydables et à l'alliage à base de cobalt ("vitallium") largement utilisé. Il est également précieux que le titane techniquement pur contienne beaucoup moins d'impuretés que les autres alliages utilisés en médecine.
Prothèses
La possibilité d'utiliser le titane dans l'équipement médical a été étudiée de manière particulièrement approfondie à l'Institut de recherche de l'Union sur les équipements et les instruments chirurgicaux. Récemment, les spécialistes de l'Institut du titane et certaines associations médicales ont rejoint le travail de recherche. Les alliages de titane ont été utilisés pour la première fois à des fins chirurgicales pour créer un implant pour le globe oculaire. La longue recherche du métal a conduit les spécialistes à l'alliage de titane BT5. Les implants obtenus étaient deux fois plus légers que les produits analogues en acier Х18Н9Т (compte tenu du diamètre de 20 mm, le poids de l'implant en acier était de 3,2 g, alors que l'implant en titane pesait 1,6 g). Des observations cliniques à long terme et des études toxicologiques ont montré l'inertie biologique du produit. Après l'achèvement réussi de l'implant oculaire en titane, ce métal a été utilisé dans la construction d'autres prothèses, y compris celles comportant des pièces de travail portantes.
Instruments chirurgicaux
Aujourd'hui, plus de 200 instruments chirurgicaux différents sont utilisés dans les centres cliniques. Ils ont été testés à l'Institut de recherche Helmholtz de Moscou sur les maladies oculaires, à l'Institut de chirurgie A. Vishnevsky, à l'Institut de formation médicale avancée de Zaporozhye et à la clinique des maladies de l'oreille, de la gorge et du nez de l'Institut central de formation médicale avancée. Tous les instruments ont été évalués positivement par les spécialistes.
Les instruments en alliage de titane se caractérisent par leur inertie biologique, leur grande résistance à la corrosion, leur durabilité et leur plasticité. Les concepteurs ont été chargés de créer des outils dont les avantages sont supérieurs à ceux des instruments en acier inoxydable. Au cours des recherches, il a été constaté que si, pour la production d'outils en titane, la section transversale doit être augmentée de plus de 30 % par rapport aux outils en acier afin de conserver leurs propriétés fonctionnelles, le développement de l'outil n'a aucune perspective. Une exception à cette règle est le cas où le poids n'est pas la caractéristique dominante. Pour préserver les propriétés fonctionnelles du métal dans la conception d'outils non destructifs tels que les pinces et les serre-joints, les sections transversales des éléments individuels sont augmentées de 10 à 30 %, mais le poids des produits est réduit de 30 à 35 % par rapport aux spécimens en acier. Après traitement thermique, la dureté des outils est de HRC35-38.
Les crochets à lamelles, les miroirs et les écarteurs de bobines, c'est-à-dire les outils ayant une grande surface de travail qui ne sont pas soumis à de fortes contraintes pendant le fonctionnement, ont été fabriqués avec des sections réduites de 30 %, ce qui a permis de réduire le poids du produit de 50 %.
Outils combinés
Pour les outils de coupe, une conception combinée a été utilisée : les parties amovibles sont en acier approprié, tandis que les poignées sont en alliage de titane. Ces produits comprennent des crochets chirurgicaux, des scalpels à lames amovibles et des ciseaux. L'acier a été utilisé pour les outils de coupe fixes et les poignées ont été fabriquées en alliage de titane. Tous les éléments étaient reliés par des rivets ou par emmanchement - outils de carottage, râpes, ciseaux.
Essais
Les recherches ont montré que les alliages de titane devraient être utilisés lorsque les instruments médicaux nécessitent une résistance élevée à la corrosion pour une faible dureté du métal. Le fait que le titane ne soit pas très dur et qu'il n'ait pas la capacité de couper empêche son utilisation dans les instruments chirurgicaux. Il est donc primordial de donner au titane ses propriétés de coupe et d'augmenter sa dureté. La principale difficulté réside dans le fait que les méthodes industrielles modernes de durcissement ne peuvent pas être appliquées aux instruments médicaux, car ils ont des exigences particulières. En outre, les instruments et dispositifs médicaux doivent fonctionner dans des conditions très particulières (contact avec l'iode, solutions physiologiques, stérilisation par ébullition).
Le traitement
Au All-Union Scientific Research Institute for Surgical Equipment and Instruments, des traitements chimico-thermiques et thermiques (alfilage et nitruration) ont été effectués pour augmenter la dureté du métal, la résistance à l'usure et réduire le coefficient de frottement. Un processus d'anodisation a été utilisé pour produire des films colorés de différentes couleurs (violet, vert, violet et or). Tous les échantillons ont été stérilisés en autoclave à 180 °C. Après chaque cycle, le changement de couleur du revêtement et l'apparition de taches de corrosion ont été étudiés. Le film le plus solide et le plus résistant à la corrosion était le film d'oxyde de couleur or, violet et pourpre.
Résultats
Lesinstruments médicaux en titane sont 20 à 30 % plus légers que les instruments en acier, ils sont plus confortables et plus durables et résistent mieux à la corrosion. Les employés de l'Institut de recherche scientifique de l'Union ont développé et produit, sur la base des données obtenues, des ensembles expérimentaux d'instruments en alliage de titane pour la dentisterie, l'oto-rhino-laryngologie et la chirurgie générale. Le kit pour la chirurgie générale comprenait des pinces styptiques, des pinces lamellaires et des crochets à double tranchant, un crochet métallique en forme de V, un scalpel à lames amovibles, des miroirs pour le foie et d'autres articles - un total de 27 articles (le poids de tous les instruments est de 1,59 kg). Un kit ORL pour les opérations oto-rhino-laryngologiques comprenait un dilatateur de trachéotomie à ressort, un écarteur de Lira, des pinces à oreille, un crochet de trachéotomie, des entonnoirs d'oreille et des pinces à tampons (poids total 235 grammes). L'ensemble des instruments dentaires a passé avec succès tous les tests de l'Institut central de recherche dentaire.
Orthopédie
Les fractures osseuses sont désormais souvent traitées par ostéosynthèse métallique. On utilise pour cela des tiges qui immobilisent la fracture et facilitent le processus de consolidation. Cependant, de nombreux patients souffrent de complications ultérieures liées à l'utilisation de constructions en acier inoxydable. L'inhomogénéité de l'acier, tant au niveau de ses propriétés chimiques que structurelles, provoque souvent la rupture des dispositifs de fixation, qui entraîne à son tour une fracture de l'ensemble de la structure. Le tissu osseux est endommagé par les produits de corrosion et des phénomènes de conductivité électrique et d'ionisation sont observés. Les ions de fer commencent à interagir avec les sels physiologiques du corps, ce qui provoque une inflammation et une douleur aiguë. Par conséquent, même l'acier inoxydable de la plus haute qualité n'est pas le meilleur matériau pour l'ostéosynthèse.
L'utilisation du titane dans la production de dispositifs de fixation osseuse permet d'éviter les complications susmentionnées grâce à la neutralité biologique de ce métal. Ainsi, les structures en titane peuvent être utilisées pour une résidence à long terme (voire permanente) dans le corps humain. Ceci est particulièrement important dans le cas de l'ostéosynthèse chez les personnes âgées, car l'utilisation du titane peut éliminer la nécessité d'une intervention chirurgicale pour retirer la fixation.
Structures en titane
Grâce au titane, il est possible de traiter des modifications complexes de fractures au niveau périarticulaire. Dans le passé, ces structures n'étaient pas utilisées en raison de la difficulté à les retirer. Aujourd'hui, les terminaux (agrafes en titane) sont utilisés dans les techniques de traction du squelette. En Union soviétique,
Arthroplastie
Les prothèses articulaires et diverses autres constructions en titane sont développées avec succès par le personnel de l'Institut central de traumatologie et d'orthopédie de Moscou, dirigé par le professeur
Dentisterie
Dans la production de prothèses dentaires en plastique, une substance cristalline blanche, le dioxyde de titane, est utilisée en dentisterie domestique afin d'obtenir des effets cosmétiques. Mais pour les prothèses dentaires, on peut utiliser à la fois des composés de titane avec de l'oxygène et du titane structurel, qui est biologiquement inerte, solide, suffisamment léger et facile à travailler.
La clinique de chirurgie orale et maxillo-faciale dirigée par le professeur associé
Achat, prix
Evek GmbH vend des produits en acier laminé à un prix attractif. Il est établi en tenant compte des taux du LME (Londonmetal exchange) et dépend des caractéristiques technologiques de la production sans coûts supplémentaires. Nous fournissons une large gamme de produits en titane et en alliage de titane. Tous les lots font l'objet d'une certification de qualité afin de répondre aux exigences de la norme. Chez nous, vous pouvez acheter une variété de produits en vrac pour une production à grande échelle. Un large choix, des conseils complets de la part de nos responsables, des prix raisonnables et une livraison rapide déterminent le visage de notre entreprise. Un système de remise est disponible pour les achats en gros
