Aplikasi Utama Titanium di Bidang Kedokteran

Titanium terutama digunakan di area berikut:

1. Implan Ortopedi
Ini adalah aplikasi titanium yang paling luas dan mapan.

• Sendi Buatan: Sendi pinggul, sendi lutut, sendi bahu, sendi siku, dll. Komponen penahan beban kritis seperti batang femoral dan cangkir asetabular sebagian besar terbuat dari paduan titanium.

• Perbaikan Trauma: Pelat tulang, sekrup, dan paku intramedula untuk fiksasi fraktur internal. Perangkat ini menstabilkan fraktur dan meningkatkan penyembuhan tulang.

• Fusi Tulang Belakang: Perangkat fusi interbody, jaring titanium, dan sistem sekrup pedikel yang digunakan dalam operasi untuk koreksi skoliosis dan penggantian cakram.

2. Implan Gigi dan Prostetik

• Implan Gigi: Implan titanium adalah "standar emas" dalam kedokteran gigi. Mereka ditanamkan ke dalam tulang rahang untuk berfungsi sebagai akar buatan, membentuk osseointegrasi yang kuat dengan tulang, yang kemudian dipasang mahkota.

• Kerangka Gigi Tiruan: Kerangka logam untuk gigi tiruan yang dapat dilepas, serta dasar untuk mahkota dan jembatan, sering menggunakan titanium karena ringan, tahan lama, dan rendah alergi.

• Alat Ortodontik: Beberapa braket ortodontik dan kawat lengkung juga terbuat dari paduan titanium.

3. Perangkat Intervensi Kardiovaskular

• Casing Alat Pacu Jantung dan Defibrilator: Casing titanium memberikan penyegelan yang sangat baik, melindungi komponen elektronik internal yang presisi sambil biokompatibel dengan jaringan manusia, mengurangi reaksi penolakan.

• Stent Vaskular: Meskipun paduan kobalt-kromium dan bahan yang dapat terurai secara hayati saat ini menjadi arus utama, paduan nikel-titanium (Nitinol) digunakan untuk stent vaskular yang dapat mengembang sendiri karena superelastisitas dan efek memori bentuk, terutama di area seperti arteri karotis dan tungkai bawah.

4. Instrumen dan Peralatan Bedah

• Instrumen Bedah: Forsep, gunting, retraktor titanium, dll., lebih ringan daripada instrumen baja tahan karat, menawarkan kekuatan lelah yang tinggi, dan tahan korosi, mampu menahan sterilisasi suhu tinggi berulang.

• Komponen Perangkat Medis: Komponen internal pemindai MRI, lengan bedah robotik, dll. Sifat non-magnetik titanium sangat penting untuk keselamatan di lingkungan MRI dan menghindari gangguan pencitraan.

5. Rekonstruksi Kraniofasial

• Jaring dan pelat titanium digunakan untuk memperbaiki cacat tulang tengkorak dan wajah yang disebabkan oleh trauma atau operasi. Mereka dapat dibentuk secara tepat untuk memulihkan fungsi dan penampilan.

2. Keunggulan Inti Bahan Titanium

Peran titanium yang tak tergantikan di bidang medis berasal dari sifatnya yang luar biasa:

1. Biokompatibilitas yang Sangat Baik
Ini adalah keunggulan titanium yang paling penting. Permukaannya secara alami membentuk film pasif titanium oksida yang padat dan stabil yang secara kimiawi inert, jarang bereaksi dengan jaringan atau cairan manusia. Ini mencegah peradangan, alergi, atau reaksi penolakan. Ini memungkinkan ikatan langsung dan fungsional dengan jaringan tulang hidup, yang dikenal sebagai osseointegrasi, yang sangat penting untuk stabilitas jangka panjang implan.

2. Rasio Kekuatan-terhadap-Berat yang Tinggi dan Modulus Elastisitas Rendah

• Rasio Kekuatan-terhadap-Berat yang Tinggi: Kekuatan titanium sebanding dengan banyak baja, tetapi kepadatannya (~4,5 g/cm³) hanya sekitar 60% dari baja, membuat implan lebih ringan dan mengurangi beban pasien.

• Modulus Elastisitas Rendah: Modulus elastisitas titanium (~110 GPa) lebih dekat dengan tulang manusia (10-30 GPa) dan jauh lebih rendah daripada baja tahan karat atau paduan kobalt-kromium. Ini mengurangi efek perisai stres—di mana implan kaku menanggung sebagian besar stres, menyebabkan tulang di sekitarnya menjadi berpori dan menyerap kembali karena kurangnya stimulasi mekanis. Implan titanium memungkinkan transfer stres yang lebih alami ke tulang, meningkatkan penyembuhan dan stabilitas jangka panjang.

3. Ketahanan Korosi yang Luar Biasa
Cairan tubuh adalah lingkungan korosif yang mengandung ion klorida (misalnya, natrium klorida). Film pasif titanium memberikan ketahanan korosi yang sangat tinggi di lingkungan fisiologis, membuatnya hampir tahan terhadap korosi. Ini berarti:

• Umur Implan yang Panjang: Tidak ada kegagalan karena korosi.

• Biokompatibilitas Tinggi: Menghindari toksisitas jaringan dan reaksi alergi (misalnya, alergi nikel) yang disebabkan oleh pelepasan ion logam.

4. Sifat Non-Magnetik
Titanium bersifat paramagnetik dan tidak termagnetisasi dalam medan magnet yang kuat. Hal ini memungkinkan pasien dengan implan titanium untuk menjalani pemindaian MRI dengan aman tanpa khawatir tentang pemanasan implan, perpindahan, atau gangguan pencitraan, yang sangat penting untuk diagnosis dan pemantauan pasca operasi.

5. Kemampuan Mesin dan Kemampuan Bentuk yang Baik
Meskipun titanium murni lunak, paduan (misalnya, dengan aluminium dan vanadium untuk membentuk Ti-6Al-4V) dan teknik pemrosesan canggih memungkinkan produksi implan berbentuk kompleks untuk memenuhi kebutuhan bedah yang dipersonalisasi. The efek memori bentuk dari paduan nikel-titanium menawarkan solusi unik untuk aplikasi seperti stent yang dapat mengembang sendiri.

Ringkasan dan Tinjauan Masa Depan

Tren Masa Depan: