Bahan Implan Ortopedi

Titanium dan Paduan Titanium

Titanium adalah logam umum yang digunakan dalam operasi ortopedi. Meskipun titanium adalah unsur logam, sebagian besar "implan titanium" ortopedi sebenarnya adalah paduan. Paduan ini umumnya adalah campuran eksklusif yang berbeda antara produsen satu dengan yang lain. Dalam artikel ini, kami akan menganggap mereka semua berhubungan erat dan membahasnya sebagai satu kesatuan. Sifat fisik titanium membuatnya menjadi bahan yang diinginkan dalam aplikasi ortopedi.

Penggunaan Umum

Titanium adalah bahan yang umum digunakan dalam berbagai jenis implan ortopedi. Sebagian besar komponen batang femoral total pinggul terbuat dari paduan titanium. Hal yang sama dapat dikatakan untuk sebagian besar batang artroplasti bahu total. Selain itu, hampir semua batang intramedular yang digunakan saat ini terbuat dari paduan titanium. Sistem pelat stainless steel tradisional telah digunakan selama beberapa dekade untuk penstabilan patah tulang. Banyak ahli bedah dapat memilih antara pelat dan sekrup stainless steel atau titanium. Telah dilakukan banyak penelitian untuk mengurangi daya rekat bakteri pada titanium yang mungkin lebih cenderung memungkinkan adhesi bakteri. Mereka juga digunakan dalam berbagai aplikasi bedah tulang belakang, termasuk sebagian sekrup pedikel, batang, dan perangkat interbody.

Aktivitas Biologis yang Relevan

Bahan yang diimplan, terutama yang dimaksudkan untuk tetap berada dalam tubuh untuk jangka waktu yang lama, harus menjadi biologis inert atau setidaknya mendekati biologis inert. Misalnya, jika bahan yang diimplan dapat dimetabolisme (lihat bahan jahitan yang dapat diserap di bawah ini), tubuh akan dengan mudah mengubah sifat mekanik bahan tersebut. Hal ini akan menyebabkan konsekuensi jangka panjang yang tidak dapat diprediksi dan agak tak terhindarkan terkait dengan implan. Sebaliknya, bahan yang rentan terhadap oksidasi atau melepaskan partikel biologis aktif adalah hal yang tidak diinginkan.

Titanium, berbeda dengan contoh-contoh tersebut, teroksidasi secara dapat diprediksi ketika diimplan. Titanium teroksidasi membentuk lapisan tipis yang sangat tipis dari titanium teroksidasi yang bertindak sebagai pelapis implan. Lapisan ini biologis iner. Keuntungan dari ini termasuk pemeliharaan dan prediksi mekanik material, tidak adanya respons biologis dari tubuh, dan stabilitas material jangka panjang.

Sifat Mekanik yang Relevan secara Klinis

Modulus elastisitas menggambarkan kemampuan sebuah material untuk berubah bentuk di bawah tekanan. Secara khusus, ini menggambarkan jumlah tekanan yang diperlukan agar material tersebut berubah bentuk secara elastis. Deformasi ini terjadi secara linear dan dapat diprediksi. Ketika membandingkan logam untuk implan,

logam yang memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi juga lebih kaku. Kekakuan material ini mempengaruhi bagaimana tekanan bekerja pada tulang sekitarnya.

Modulus elastisitas tulang diketahui berkisar antara 10 dan 30 GPa, sedangkan titanium memiliki modulus elastisitas yang berkisar antara 100 dan 110 GPa. Bahan dengan modulus elastisitas yang lebih rendah mendistribusikan gaya secara lebih merata, sedangkan bahan dengan modulus elastisitas yang lebih tinggi mengarahkan gaya ke tulang sekitarnya. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan titanium dapat menghasilkan muatan yang lebih tinggi pada tulang sekitarnya dan mungkin menyebabkan perubahan pada tulang.

Secara umum, bahan yang memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi dianggap sebagai "lebih kaku" dan bahan yang memiliki modulus elastisitas yang lebih rendah dianggap sebagai "lebih fleksibel". Kedua atribut ini bermanfaat dalam beberapa hal di bedah tulang.

Kekakuan implant adalah pertimbangan yang penting dalam kekuatan pasak yang akan memegang tulang bersama-sama. Pertimbangan biomekanika ini telah diperhatikan sejak penemuan paku medular sebelum perang dunia kedua. Sementara itu tidak penting untuk mendiskusikan implikasi biomekanika dari kekakuan implant di setiap aplikasi ortopedi, penting untuk dicatat bahwa implikasi ini ada dan dapat mempengaruhi masa pakai tulang dan komplikasi yang muncul dari suatu bedah.

Dalam pertimbangan ini, pendekatan yang tidak mungkin adalah merumuskan hukum umum yang berlaku untuk semua tindakan ortopedi. Seperti yang diketahui banyak ahli bedah, kekakuan implant harus memperhatikan anatomi dan sistem tulang yang unik pada setiap pasien.

Referensi:

Tapscott DC, Wottowa C. Orthopedic Implant Materials. StatPearls. Published online 25 Juli 2022. Diakses Juni 5, 2023. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK560505/

Szcz?sny G, Kopec M, Politis DJ, Kowalewski ZL, ?azarski A, Szolc T. A Review on Biomaterials for Orthopaedic Surgery and Traumatology: From Past to Present. Materials (Basel). 2022;15(10). doi:10.3390/MA15103622

Sumber gambar:

https://fomustudio.com/wp-content/uploads/2022/02/3D-Print-Titanium-670px-300px.jpg

https://s1.bukalapak.com/img/6645255701/large/paket_pen___platina_untuk_patah_tulang.jpg

https://ae01.alicdn.com/kf/H9c942bc1c7014646987d2754ac6d2dfdo/1-SET-Kecil-Fragmen-Instrumen-untuk-Tungkai-Atas-Ortopedi-Instrumen-Ortopedi-Peralatan-Medis.jpg

https://www.sklarcorp.com/pub/media/catalog/product/cache/b6f6a48314bb94984020f23b26e546e0/4/0/40-6000_25.jpg