ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การศึกษาและพัฒนาอุปกรณ์แกนดามยึดตรึงกระดูกที่ทำด้วยโลหะผสมไททาเนียม(Ti6Al-4V) ด้วยการเพิ่มคุณภาพผิว

หน่วยงาน สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การศึกษาและพัฒนาอุปกรณ์แกนดามยึดตรึงกระดูกที่ทำด้วยโลหะผสมไททาเนียม(Ti6Al-4V) ด้วยการเพิ่มคุณภาพผิว
นักวิจัย : สิริณี ไทยวัฒนา , เอกรัตน์ ไวยนิตย์ , มัณฑนา จริยาบูรณ์ , โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว , จรูญ โทรเสร็จ , ศิขริน ศรโชติ , Sirinee Thaiwatthana , Ekkarut Viyanit , Manthana Jariyaboon , Kosit Wongpinkaew , Jaroon Troset , Sikharin Sorachot
คำค้น : Biomaterials , Biomedical Engineering , Biomedical materials , Engineering and technology , Intramedullary rods , Tissue engineering , Titanium alloys , วัสดุทางการแพทย์ , วิศวกรรมชีวการแพทย์ , ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ , สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย , แกนดามยึดตรึงกระดูก , โลหะผสมไททาเนียม
หน่วยงาน : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2552
อ้างอิง : http://www.nstda.or.th/thairesearch/node/4435
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

เนื่องจากแกนดามยึดตรึงกระดูก (Intramedullary Nail) หรือวัสดุการแพทย์ที่ใช้ฝังในร่างกาย (Orthopaedic Implants) ซึ่งใช้ในปัจจุบันต้องนำเข้าจากต่างประเทศ นอกจากจะมีราคาสูงแล้วยังขาดความเหมาะสมกับกายวิภาคของคนไทยและคนเอเชีย เพราะได้รับการออกแบบโดยยึดถือกายวิภาคของชาวตะวันตกเป็นหลัก ในขณะนี้ได้มีการศึกษาออกแบบและพยายามที่จะผลิตแกนดามยึดตรึงกระดูกขึ้นใน ประเทศไทยเพื่อให้มีความเหมาะสมกับสรีระของคนไทย ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการนำเข้าจากต่างประเทศ และลดอุปสรรคในการทำงานของแพทย์ เช่น การแตกของกระดูกขณะใส่แกนดามกระดูก ส่งผลให้การรักษาเป็นไปอย่างรวดเร็ว และมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้แกนดามยึดตรึงกระดูกจะมีราคาต่ำลง ทำให้ผู้ป่วยชาวไทยส่วนมากที่มีรายได้จำกัดมีโอกาสในการเข้ารับการรักษา อย่างทั่วถึง รวมทั้งยังเป็นการส่งเสริมอุตสาหกรรมภายในประเทศอีกด้วย โดยทั่วไปวัสดุที่นิยมนำมาใช้แกนดามยึดตรึงกระดูก คือ เหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steels), โลหะผสมโคบอลต์ (Cobalt-based Alloys) และ โลหะผสมไททาเนียม (Titanium Alloys) ในขณะนี้นักวิจัยให้ความสนใจในการผลิตวัสดุฝังในจากโลหะผสมไททาเนียม เป็นพิเศษ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม และโลหะผสมโคบอลต์ ที่ใช้อยู่เดิมในเรื่องของค่าโมดูลัสที่ต่ำกว่า และใกล้เคียงกับกระดูกของมนุษย์, อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักของวัสดุ (Strength to Weight Ratio) สูง, มีความต้านทานการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) และมีความเข้ากันได้กับร่างกายมนุษย์ (Biocompatibility) แต่อย่างไรก็ตามก็ยังประสบปัญหาในการสึกหรอและกัดกร่อน จากกระบวนการเสียดสี (Wear), ความล้า (Fatigue), การกัดกร่อน (Corrosion) และ ความล้าร่วมกับการกัดกร่อน (Corrosion-Fatigue) ซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้จากการใช้งานภายในร่างกาย และกิจกรรมในชีวิตประจำวันของแต่ละบุคคล การปรับปรุงคุณภาพผิวจึงเป็นวิธีที่จะสามารถนำเข้ามาประยุกต์ใช้เพื่อเพิ่ม อายุการใช้งานของอุปกรณ์ดังกล่าว แต่ยังคงรักษาคุณสมบัติที่ดีต่างๆของโลหะผสมไททาเนียมนี้เอาไว้ กระบวนการปรับปรุงผิวที่จะนำมาศึกษาทดลอง คือ กระบวนการทางไฟฟ้าเคมี (Electropolishing) เพื่อขัดผิวและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) และ กระบวนการไนไตรดิง (Nitriding) เพื่อเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ (Wear and Fatigue Resistance) กระบวนการทางไฟฟ้าเคมีทำให้ผิวมีความเรียบและเป็นมันวาว ทำความสะอาดขจัดคราบน้ำมัน และสิ่งแปลกปลอม ยิ่งไปกว่านั้นกระบวนการนี้ยังเป็นการสร้างฟิล์มใหม่บนผิวของแกนดามกระดูกมี ความต้านทานการกัดกร่อนสูง กระบวนการไนไตรดิงจะทำให้เกิดผิวของไททาเนียมไนไตรด์ที่มีความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอหรือเสื่อมสภาพจากการกระทำทางกล เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาและพัฒนากระบวนการขัดผิวด้วยเคมี ไฟฟ้า และการปรับปรุงผิวแข็งด้วยการทำไนไตรดิงเพื่อให้เหมาะสมกับการผลิตแกนดามยึด ตรึงที่มีความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอ รวมทั้งมีความเข้ากันได้กับร่างกายมนุษย์ โดยใช้ชุดอุปกรณ์แกนดามกระดูกต้นขาเป็นชิ้นงาน โดยเริ่มจากกระบวนการขัดผิวทางกล การขัดผิวด้วยวิธีเคมีไฟฟ้า การทำไนไตรดิง ตามด้วยการทดสอบการกัดกร่อน การทดสอบความต้านทานการสึกหรอ และการทดสอบทางชีวภาพ ที่สัมพันธ์กันระหว่างคุณสมบัติของผิว เช่น ความหยาบ และการยึดเกาะของกระดูก เพื่อให้ได้ชุดอุปกรณ์แกนดามกระดูกต้นแบบ ที่สามารถนำไปพัฒนาในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมต่อไปได้ At least 10,000 Thai patients a year in orthopedic surgeries need metallic implants such as intramedullary nails. However, metallic implants that currently use in Thailand are imported from Europe. These implants are not really appropriated with Thai’s bodies because the design was based on European’ shapes. They can break patient’s bones while inserting the implants. For this reason, Thai research team is now trying to develop and produce metallic implants which more suitable to Thai and Asian’s bodies. Not only the facts that those implants will help reduce problems in orthopedic operations and shorten the healing time but also save cost of importing those nails if they can be made in Thai industry. It will create some more jobs in Thailand and give some Thai patients more affordable and more options of implants. Also, Thai manufacturer can expand the market to other countries in Asia after the implants are successfully used in Thailand. Stainless steels and Cobalt–based alloys are conventional metals used to make metallic implants. But more recently, researchers focus on Titanium alloys especially a medical grade Ti-6Al-4V according to their high strength-to–weight ration, lower modulus, good corrosion resistance and superior biocompatibility. Nevertheless, the poor shear strength and wear resistance impede their biomedical use. For example, high corrosion-wear and corrosion-fatigue resistance are required to survive human’s daily activities and an environment inside the body. Surface engineering, which is a treatment that can modify properties of surface distinct from those of the bulk material, is ideal to apply for prolong metallic implant life-time. There are several surface treatments that can be employed. Electropolishing and nitriding are surface modification processes that are widely used in Thailand. Electropolishing is an electrochemical process that is not only able to clean the material but also polish variety geometry specimens to a required roughness as well as increase corrosion resistance. Nitriding is a thermochemical process, which induce nitrogen atom in to a surface matrix to harden the surface. In case of titanium alloys, titanium nitrides will be formed and strengthen the surface by increasing both wear and fatigue resistance. This project is aimed to study and apply electropolishing and gas nitriding to enhance the surface properties of titanium alloys metallic implants. The metallic implants that use in this project are forged trochanteric nails and lag screws supplied from KPN automotive. Then mechanical polishing, electropolishing and gas nitriding prior to metallographic, physical and chemical studies; surface roughness measurement, corrosion testing, fatigue testing, corrosion-wear testing, corrosion-fatigue testing, cell culture study and biocompatibility testing, respectively. A prototype of a set of the trochanteric nail and the lag screw with good surface properties, in terms of high wear and corrosion resistance and biocompatibility (includes a proper bone growth rate), is expected

บรรณานุกรม :
สิริณี ไทยวัฒนา , เอกรัตน์ ไวยนิตย์ , มัณฑนา จริยาบูรณ์ , โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว , จรูญ โทรเสร็จ , ศิขริน ศรโชติ , Sirinee Thaiwatthana , Ekkarut Viyanit , Manthana Jariyaboon , Kosit Wongpinkaew , Jaroon Troset , Sikharin Sorachot . (2552). การศึกษาและพัฒนาอุปกรณ์แกนดามยึดตรึงกระดูกที่ทำด้วยโลหะผสมไททาเนียม(Ti6Al-4V) ด้วยการเพิ่มคุณภาพผิว.
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
สิริณี ไทยวัฒนา , เอกรัตน์ ไวยนิตย์ , มัณฑนา จริยาบูรณ์ , โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว , จรูญ โทรเสร็จ , ศิขริน ศรโชติ , Sirinee Thaiwatthana , Ekkarut Viyanit , Manthana Jariyaboon , Kosit Wongpinkaew , Jaroon Troset , Sikharin Sorachot . 2552. "การศึกษาและพัฒนาอุปกรณ์แกนดามยึดตรึงกระดูกที่ทำด้วยโลหะผสมไททาเนียม(Ti6Al-4V) ด้วยการเพิ่มคุณภาพผิว".
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.
สิริณี ไทยวัฒนา , เอกรัตน์ ไวยนิตย์ , มัณฑนา จริยาบูรณ์ , โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว , จรูญ โทรเสร็จ , ศิขริน ศรโชติ , Sirinee Thaiwatthana , Ekkarut Viyanit , Manthana Jariyaboon , Kosit Wongpinkaew , Jaroon Troset , Sikharin Sorachot . "การศึกษาและพัฒนาอุปกรณ์แกนดามยึดตรึงกระดูกที่ทำด้วยโลหะผสมไททาเนียม(Ti6Al-4V) ด้วยการเพิ่มคุณภาพผิว."
    ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ, 2552. Print.
สิริณี ไทยวัฒนา , เอกรัตน์ ไวยนิตย์ , มัณฑนา จริยาบูรณ์ , โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว , จรูญ โทรเสร็จ , ศิขริน ศรโชติ , Sirinee Thaiwatthana , Ekkarut Viyanit , Manthana Jariyaboon , Kosit Wongpinkaew , Jaroon Troset , Sikharin Sorachot . การศึกษาและพัฒนาอุปกรณ์แกนดามยึดตรึงกระดูกที่ทำด้วยโลหะผสมไททาเนียม(Ti6Al-4V) ด้วยการเพิ่มคุณภาพผิว. ปทุมธานี : สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ; 2552.