Сегодня 04 июня 2020
Медикус в соцсетях
 
Задать вопрос

ЗАДАТЬ ВОПРОС РЕДАКТОРУ РАЗДЕЛА (ответ в течение нескольких дней)

Представьтесь:
E-mail:
Не публикуется
служит для обратной связи
Антиспам - не удалять!
Ваш вопрос:
Получать ответы и новости раздела
15 августа 2005 15:01   |   А. Сидельников к.м.н.,,
асс. кафедры челюстно-лицевой травматологии МГМСУ

Сравнительная характеристика титанов, используемых в современных дентальных имплантатах

Бурное развитие дентальной имплантации за последние десятилетия привело к разработке различных конструкций, выпускаемых в развитых странах многими фирмами. На сегодняшний день предложено не менее 30 систем, среди которых достаточно известными являются Branemark System, Calcitek, Core-Vent, ITI, Steri-oss и ряд других. Некоторые из них в разное время были представлены на российском рынке. В нашей стране разработаны имплантаты ВНИИИМТ, МЕТТЭМ, КВС-1 (НПО «Плазма Поволжья»), «КОНМЕТ», «Контраст».
Проблему выбора оптимального материала
для изготовления имплантатов решают на протяжении многих лет. В настоящий момент, по данным многочисленных фундаментальных и прикладных исследований, лучшим материалом для этих целей принято считать титан.
 
В нашей стране для производства дентальных имплантатов используют технически чистый титан марок ВТ 1−0 и ВТ 1−00 (ГОСТ 19807−91). За рубежом применяется так называемый «коммерчески чистый» титан четырех марок (Grade 1−4 ASTM, ISO) и титановый сплав Ti-6Al−4V (ASTM, ISO), являющийся аналогом отечественного сплава ВТ-6. Все эти вещества различны по химическому составу и механическим свойствам. Следовательно, можно утверждать, что проблема выбора более совершенного материала для имплантатов является актуальной.
Целью нашей работы явилось определение лучшего материала для изготовления дентальных имплантатов с точки зрения соотношения механических свойств и биосовместимости. Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи:
·         определить, из каких материалов изготавливают имплантаты ведущие зарубежные фирмы;
·         определить химический состав и механические свойства этих материалов;
·         проанализировать данные об их биосовместимости.
 
 
 
 
Материалом исследования явились данные, представленные в научных статьях, методических и презентационных публикациях зарубежных компаний, стандарты ASTM, ISO, ГОСТ. Полученные результаты представляем в следующих таблицах:
 
 
Таблица 1. Материалы, используемые для производства дентальных имплантатов ведущими зарубежными фирмами
 
Торговое название имплантатов и фирм-производителей
Branemark System (Nobel Biocare), Швеция
Replace (Steri-Oss Dental Care Company), США
ITI (Straumann Institute), Швейцария
Core-Vent (Corevent Corporation, Encio, CA), США
Splin TwistTM (Sulzer Calcitek Inc.), Канада
Материал
Коммерчески чистый титан Grade ATi24*
Ti-6Al−4V сплав
Чистый титан марки 4 (Grade 4)
Ti-6Al−4V сплав
Ti-6Al−4V сплав ASTM specification B348
 
* Химический состав имплантатов Branemark System в соответствии со шведским стандартом: С — 0,05%, N — 0,03%, О — 0,1%, Н — 0,012%, Fe — 0,05%, остальное — титан. Химический состав наиболее бблизок к «чистому» титану Grade 1.
 
Таблица 2. Химический состав титана по ISO 5832/II и ASTM F 67−89.
 
Элемент
Grade 1, %
Grade 2, %
Grade 3, %
Grade 4, %
Ti-6Al−4V, %
Азот
0,03
0,03
0,05
0,05
(0,05)
Углерод
0,1
0,1
0,1
0,1
(0,1)
Водород
0,015
0,015
0,015
0,015
(0,015)
Железо
0,2
0,3
0,3
0,5
(0,4)
Кислород
0,18
0,25
0,35
0,5 (0,4)**
(0,2)
Алюминий
нет
нет
нет
нет
(5,5−6,75)
Ванадий
нет
нет
нет
нет
(3,5−4,5)
Титан
остальное
остальное
остальное
остальное
остальное
 
** — Данные ISO и ASTM совпадают во многих пунктах, при их расхождении показатели ASTM приведены в скобках.
 
Таблица 3. Механические свойства титана по ISO 5832/II и ASTM F 67−89.
 
 
Grade 1, МПа
Grade 2, МПа
Grade 3, МПа
Grade 4, МПа
Ti-6Al−4V, МПа
Предел прочности на растя-жение
240
345
450
550
(895)
Предел текучести
170
230 (275)
300 (380)
440 (483)
(830)
 
 
Таблица 4. Химический состав титановых сплавов по ГОСТ 19807−91.
 
Элемент
Титановый сплав ВТ 1−0, %
Титановый сплав ВТ 1−00, %
Титановый сплав ВТ-6, %
Азот
0,04
0,04
0,05
Углерод
0,07
0,05
0,1
Водород
0,01
0,008
0,015
Железо
0,25
0,15
0,6
Кислород
0,2
0,1
0,2
Алюминий
нет
нет
5,3−6,8
Ванадий
нет
нет
3,5−4,5
Цирконий
нет
нет
0,3
Другие примеси*
0,3
0,1
0,3
 
* В титане марки ВТ 1−00 допускается массовая доля алюминия не более 0,3%, в титане марки ВТ 1−0 — не более 0,7%.
 
Таблица 5. Механические свойства титановых сплавов по ГОСТ 19807−91.
 
Показатели механических свойств
Титановый сплав ВТ 1−0, МПа
Титановый сплав ВТ 1−00, МПа
Титановый сплав ВТ-6, МПа
Предел прочности на растяжение
200−400
400−550
850−1000***
Предел текучести
350
250
***
** Данные приведены по ОСТ 1 90 173−75. *** В доступной литературе данных не обнаружено.
 
 

Обсуждение результатов

Проведенный анализ выявил, что самым прочным из рассмотренных материалов является сплав Ti-6Al−4V (отечественный аналог ВТ-6). Увеличение прочности достигается за счет введения в его состав алюминия и ванадия. Однако, данный сплав относится к биоматериалам первого поколения и, несмотря на отсутствие каких-либо клинических противопоказаний, он используется все реже. Это положение приведено в аспекте проблем эндопротезирования крупных суставов.
 
Как видно из Таблицы 1, некоторые зарубежные фирмы продолжают использовать этот сплав в производстве дентальных имплантатов. Исследования 1984 года показали, что содержащийся в нем ванадий должен вызывать опасения из-за токсического действия на биологические объекты. Это было также подтверждено комплексным исследованием в 1997 году. Кроме того, степень адгезии тканей к имплантатам из титановых сплавов несколько хуже, чем к нелегированному титану.
В этой же точки зрения, отечественные сплавы ВТ 1−0 и ВТ 1−00 не могут считаться оптимальными, так как существующие стандарты допускают в них содержание алюминия (Таблица 4), который хоть и не является токсичным элементом как ванадий, но приводит к образованию соединительно-тканной прослойки вокруг имплантата и значительному загрязнению тканей.
Положение о практическом значении токсичности ванадия и недостатках алюминия можно оспорить с той точки зрения, что результаты вышеупомянутых исследований касаются имплантатов из «чистых» металлов или сплавов с преобладанием в их составе данных металлов. Содержание же алюминия и ванадия в сплавах, используемых в производстве дентальных имплантатов, невелико (несколько процентов), а выход ионов металла из кристаллической решетки обусловлен процессом коррозии. При этом, по данным фундаментальной работы Williams & Roaf, коррозионная стойкость некоторых сплавов титана под воздействием солей выше, чем у «чистого» металла. Однако, на сегодняшний день общепризнанным является положение о недопустимости содержания токсических элементов в имплантируемых материалах.
Таким образом, с точки зрения лучшей биологической совместимости, более перспективными представляются вещества, относящиеся к группе «чистого» титана. Необходимо отметить, что когда говорят о «чистом» титане, имеют в виду одну из четырех маро
к титана, допущенных для введения в ткани организма в соответствии с международными стандартами. Как видно из приведенных выше данных, они различны по химическому составу, который, собственно, и определяет биологическую совместимость и механические свойства.
  
Важен также вопрос о прочности этих материалов. Лучшими характеристиками в этом отношении обладает титан класса 4.
При рассмотрении его химического состава можно отметить, что в титане этой марки увеличено содержание кислорода и железа. Принципиальным является вопрос: ухудшает ли это биологическую совместимость?
Увеличение кислорода, вероятно, не будет являться отрицательным. Увеличение содержания железа на 0,3% в титане Grade 4 (по сравнению с Grade 1) может вызвать некоторые опасения, так как, по экспериментальным данным, железно (так же как и алюминий) при имплантации в ткани организма приводит к образованию вокруг имплантата соединительно-тканной прослойки, что является признаком недостаточной биоинертности металла. Кроме того, по тем же данным, железо подавляет рост органической культуры. Однако, как говорилось, приведенные выше данные касаются имплантации «чистых» металлов.
В данном случае важным является вопрос: возможен ли выход ионов железа через слой окиси титана в окружающие ткани, и если возможен, то с какой скоростью и каков из дальнейший метаболизм? В доступной литературе мы не встретили информации по этому поводу.
При сопоставлении зарубежных и отечественных стандартов можно отметить, что разрешенные для клинического применения в нашей стране титановые сплавы ВТ 1−0 и ВТ 1−00 практически соответствуют маркам «чистого» титана Grade 1 и 2. Пониженное содержание кислорода и железа в этих марках приводит к снижению их прочностных свойств, что не может считаться благоприятным. Хотя у титана марки ВТ 1−00 верхняя граница предела прочности на растяжение соответствует аналогичному показателю Grade 4, предел текучести при этом у отечественного сплава почти в два раза ниже. Кроме того, в его состав может входить алюминий, что, как указывалось выше, нежелательно.
При сопоставлении зарубежных стандартов можно отметить, что американский стандарт является более строгим, и стандарты ISO ссылаются на американские в ряде пунктов. Кроме того, делегация США выразила несогласие при утверждении стандарта ISO в отношении титана, используемого в хирургии.
Таким образом, можно утверждать, что:
Лучшим материалом для изготовления дентальных имплантатов, на сегодняшний день, является «чистый» титан класса 4 по стандарту ASTM, так как он:
·         не содержит токсичного ванадия, как, например, сплав Ti-6Al−4V;
·         наличие в его составе Fe (измеряемого в десятых долях %) не может считаться отрицательным, так как даже в случае возможного выхода ионов железа в окружающие ткани воздействие их на ткани не является токсичным, как у ванадия;
·         титан класса 4 обладает лучшими прочностными свойствами по сравнению с другими материалами группы «чистого» титана;
Использование отечественных сплавов ВТ 1−0 и ВТ 1−00 менее предпочтительно, чем титана класса 4 по стандарту ASTM, но лучше, чем сплава Ti-6Al−4V.
Американские стандарты в отношении титана и титановых сплавов являются более строгими по сравнению со стандартами ISO, поэтому материалы, стандартизированных по ASTM, обладают лучшими качествами при комплексной оценке как материалов для изготовления дентальных имплантатов.

Поделиться:




Комментарии
Смотри также
16 августа 2005  |  14:08
Технология микропрепарирования кариозных полостей различной локализации
При локализации кариозной полости на жевательной поверхности иссекают только деминерализованную эмаль, оставляя входное отверстие как можно меньшего размера. Показательно применение пулевидного алмазного бора при оперативном лечении поверхностного кариеса, когда, как известно, затронута лишь зубная эмаль. При этом происходит максимальное сохранение здоровой эмали и одновременное финирование ее краев.
12 августа 2005  |  16:08
Реакция пародонта на снятие слепков
При планировании эстетичных реставраций фронтальных зубов возникает множество вопросов, касающихся архитектуры тканей пародонта, в частности десны. Как точно можно предсказать будущее положение десневого края после потенциально травматичных процедур по получению слепков?
08 августа 2005  |  14:08
Особенности механизма возникновения и взаимовлияния компонентов сочетанных черепно-лицевых повреждений
Тяжесть и глубина повреждения в большой степени зависит от силы, с какой действует повреждающий фактор, а также времени, в течение которого он взаимодействует с организмом. Так, чем больше сила и чем короче время действия повреждающего фактора, тем тяжелее будет травма. Сила действия повреждающего фактора зависит от массы травмирующего агента и ускорения, ему приданного; а время действия зависит от характера и места приложения силы.
02 августа 2005  |  13:08
Ретенция зубов. Современные взгляды на лечение
Одной из актуальных проблем стоматологии является повышение эффективности лечения больных с ретинированными зубами. При наличии ретенированных зубов возникают морфологические, функциональные и эстетические нарушения в зубочелюстной системе.
22 июля 2005  |  14:07
Немедленная имплантация после удаления зубов
Большое значение для функционирования и долговечности дентального имплантата имеют особенности интеграции конструкции с костной тканью. Наиболее эффективной признана остеоинтеграция, и большинство исследователей считают, что для нее необходим срок 3-4 мес. на нижней челюсти и 5-6 мес. на верхней челюсти. Вместе с тем ряд авторов отмечали хорошее и длительное функционирование при фиброостеоинтеграции и даже фиброинтеграции.