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钛及钛合金的6大优异性能,使其成为人体植入物的最佳金属材料

发布时间 :2018-09-25 06:25:37 浏览次数 :

金属材料作为生物医用功能材料是材料科学的一个重要分支,用于人体植入物的历史已有400余年。英国较早地使用了纯金板修补颅骨、镶牙,其后陆续使用了银、铁片、铁丝及铁基合金的固定骨折关节件。1930年以后,英国、美国使用钴基合金作为人体植入物。第二次世界大战期间,英国、美国和日本等国家使用了大量的不锈钢作为人体植入物。20世纪50年代初,随着稀有金属工业的发展,加工态和铸态的钛、铌、锆作为人体植入物用于临床实验。

医用钛

1972年,我国开始采用了国产钛及钛合金制品,北京积水潭医院等20多家医院,先后采用钛及钛合金人造骨头与关节用于临床治疗应用和研究,制造的髋关节、肘关节、下颌骨等用于临床治疗病人。同时,华山医院与上海冶金研究所的模拟人体体液的浸泡实验,电化学阳极化实验和腐蚀动力学曲线的测定,证明了钛及钛合金人造骨头与关节用于人体具有优异的耐腐蚀性,生物学反应也很小,是一种理想的人体植入物。复旦大学生物系人类生理学研究组与上海第六人民医院对植入人体骨头与关节进行力学性能测定,认为钛及钛合金的强度满足了人体植入物的要求。

世界各国的相关研究和大量的临床治疗实例,从深度和广度上认可钛及钛合金是迄今为止最理想的人体植入物金属材料,被当今医疗外科业列为继不锈钢、钴基合金之后崛起的第三代金属。

20世纪80年代中期以后,国产钛及钛合金加工材用于制造人体植入物的数量增加,其中钛形状记忆合金的开发与应用达到国际先进水平。到了90年代中期,国产钛及钛合金加工材,在矫形外科、神经外科、心血管系统、口腔颌面外科、人体外培养机等方面广泛应用。近5年,又有天津市威曼生物材料有限公司、北京奥斯比利克新技术有限公司等一批企业成为钛及不锈钢等人体植入物生产企业。采用钛及钛合金制造的股骨头、髋关节、肱骨、颅骨、膝关节、肘关节、肩关节、掌指关节、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固螺钉等上百种金属件移植到人体中,取得了良好的效果,被医学界给予了很高的评价。

人体植入物是与人的生命和健康密切相关的特殊的功能材料。同其它金属材料相比较,使用钛及钛合金的优势主要有六点:

1、质轻;2、弹性模量低;3、无磁性;4、无毒性;5、抗腐蚀性;6、强度高、韧性好。

钛及钛合金具有优异的使用特性,被世界公认是生物医疗领域中优异的金属材料,同使用不锈钢、钴基合金等金属材料相比较,具有较大的应用优势,发展空间很大。

医用钛合金

据有关资料介绍,金属材料作为人体植入物的用量逐渐增加。1990年以后,仅美国每年用于人体植入金属件达到200万件以上,其中髓关节、股骨件占2.5%;欧洲市场对骨折外固定产品和内固定产品的供需两旺,以法国、德国、意大利和英国为主,2004年市场价值达到2.8亿美金,其中内固定产品占85.7%。近10年来,生物医用材料及制品的市场增长率一直保持在20%~25%,预测未来10~15年,包括生物医用材料在内的医疗器械产业化发展快,将达到规模经济,成为世界经济的支柱产业。

医用钛及钛合金材料的优势已经被医学界认可,也被越来越多的患者接受,考虑到战争的因素、运动创伤的因素和人民生活水平提高的因素等,首选钛及钛合金作为人体植入物的增长空间很大,势必成为钛应用发展中新的经济增长点。

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