生物材料導(dǎo)論6-醫(yī)用金屬4a

1、華東理工大學(xué)East China University of Science And Technology生生 物物 材材 料料 導(dǎo)導(dǎo) 論論郎郎 美美 東東博士博士 教授教授實(shí)驗(yàn)一樓實(shí)驗(yàn)一樓 302302Tel: 6425 3916 E-mail: April 2, 2013齒科用金屬材料齒科用金屬材料第四章醫(yī)用金屬材料骨科用金屬材料骨科用金屬材料(物化性能要求物化性能要求)醫(yī)用金屬材料的進(jìn)步醫(yī)用金屬材料的進(jìn)步1516世紀(jì)前1826年年1886年年1912年年1924年年1926年年1937年年1938年年1940年年1951年年1963年年1971年年金作為齒科材料金作為齒科材料以銀和水銀制

2、得低熔點(diǎn)合金（以銀和水銀制得低熔點(diǎn)合金（68C）鍍鎳鋼板作為螺絲和骨接板鍍鎳鋼板作為螺絲和骨接板高碳素釩鋼作為骨接板高碳素釩鋼作為骨接板Co-Cr-W合金的生物相容性的調(diào)查合金的生物相容性的調(diào)查SUS302(18%Cr-8%Ni不銹鋼系不銹鋼系)作為植入材作為植入材Co-Cr-Mo合金作為植入材合金作為植入材 鉭的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)鉭的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)SUS316L(17%Cr-14%Ni-2.5%Mo優(yōu)質(zhì)耐侵蝕材料優(yōu)質(zhì)耐侵蝕材料)鈦的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)鈦的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)Co-Cr-Mo合金合金/HDPE人工骨關(guān)節(jié)、人工骨關(guān)節(jié)、鈦合金鈦合金的研究的研究Co-Cr-Mo合金制多孔材料合金制多孔材料醫(yī)用金屬材料與普通金屬材料的價(jià)格

3、差別普通鋼普通鋼 4萬日元萬日元/噸噸SUS316L不銹鋼不銹鋼 110萬日元萬日元/噸噸Co-Cr系合金系合金 1,600萬日元萬日元/噸噸純鈦純鈦 500萬日元萬日元/噸噸Ti6%Al4%V 1,000萬日元萬日元/噸噸 鈦合金鈦合金拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)應(yīng)變各種材料的抗張強(qiáng)度和應(yīng)變的關(guān)系各種材料的抗張強(qiáng)度和應(yīng)變的關(guān)系鈦合金鈦合金骨骨 不銹鋼不銹鋼(SUS316L)HDPEZrO2陶瓷陶瓷Al2O3抗張強(qiáng)度（注：曲線下所占面積越大，材料的韌性就越高）（注：曲線下所占面積越大，材料的韌性就越高）金屬材料高分子材料陶瓷材料金屬材料高分子材料陶瓷材料抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度楊氏模量楊氏模量韌性韌性疲勞強(qiáng)度疲勞

4、強(qiáng)度耐摩擦性耐摩擦性耐侵蝕性耐侵蝕性抗老化抗老化生物活性生物活性 三類生物材料有關(guān)性質(zhì)的比較 好好中中差差醫(yī)用金屬材料的主要化學(xué)組成和性能醫(yī)用金屬材料的主要化學(xué)組成和性能 鈦金屬鈦金屬 鈦合金鈦合金 不銹鋼不銹鋼 Co-Cr合金合金 主要成份主要成份 Ti Ti Fe Co + Cr C 0.10 0.08 0.03 0.35 Fe 0.30 0.25 主要主要 0.75 Mn 微量微量 微量微量 2.0 414 853 482 655延伸率延伸率(%) 18 10 40 8彈性模量彈性模量 5倍倍 5倍倍 10倍倍 10倍倍(金屬金屬/骨骨) 金屬材料的特點(diǎn)金屬材料的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低毒性

5、，高強(qiáng)度，高韌性，高耐久性（抗疲勞、耐摩耗）：低毒性，高強(qiáng)度，高韌性，高耐久性（抗疲勞、耐摩耗） 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：無生物活性，高彈性模量：無生物活性，高彈性模量SUS316L不銹鋼不銹鋼 Co-Cr合金合金Ti-6Al-4V抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度楊氏模量楊氏模量韌性韌性疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度耐摩耗耐摩耗耐侵蝕性耐侵蝕性加工性加工性生物相容性生物相容性 代表性醫(yī)用金屬材料性質(zhì)的比較醫(yī)用不銹鋼醫(yī)用不銹鋼 不銹鋼按其組織相的特點(diǎn)可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹不銹鋼按其組織相的特點(diǎn)可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼和奧氏體不銹鋼，后者因具有良好的鋼、沉淀硬化型不銹鋼和奧氏體不銹鋼，后者因具有良好的耐蝕性

6、能和綜合的力學(xué)性能而得到廣泛的臨床應(yīng)用。耐蝕性能和綜合的力學(xué)性能而得到廣泛的臨床應(yīng)用。奧氏體奧氏體不銹鋼無磁性，不能通過相變使合金強(qiáng)化，但借助不銹鋼無磁性，不能通過相變使合金強(qiáng)化，但借助于于冷加工方法冷加工方法可明顯提高其力學(xué)性能。這類不銹鋼均含有可明顯提高其力學(xué)性能。這類不銹鋼均含有足夠量的足夠量的鉻鉻以保證其良好的耐腐蝕能力。碳含量高會(huì)引起以保證其良好的耐腐蝕能力。碳含量高會(huì)引起不銹鋼的晶間腐蝕，故超低碳不銹鋼的晶間腐蝕，故超低碳AISI316L和和317L不銹鋼不銹鋼得得到了廣泛的臨床應(yīng)用。常用的醫(yī)用奧氏體不銹鋼的組分與到了廣泛的臨床應(yīng)用。常用的醫(yī)用奧氏體不銹鋼的組分與性能列入下表。性能

7、列入下表。 醫(yī)用不銹鋼 規(guī)格規(guī)格 種類種類 Simax Cmax Mnmax Pmax Smax Cumax Ni Cr Mo Fe ASTM F-138 SUS316L 0.75 0.05 2.00 0.025 0.01 0.50 13 18 2.5 剩余量剩余量 JIS H 4607 SUS316L 1.00 0.08 2.00 0.045 0.03 13.5 17 2.5 剩余量剩余量 G4303(棒棒) 4308(線材線材)ISO 5832-1 A 1.00 0.08 2.00 0.025 0.015 0.5 12 17.5 2.75 剩余量剩余量 B 1.00 0.03 2.00 0

8、.025 0.015 0.5 12 17.5 2.75 剩余量剩余量 規(guī)格規(guī)格 種類種類 抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度(MPa) 延伸率延伸率(%) 硬度硬度(HB)ASTM F-138 SUS316L 485 40 217JIS H 4303 SUS316L 480 40 187 G4303(棒棒) 4308(線材線材)ISO 5832-1 A 515 40 B 480 40 不銹鋼器件植入體內(nèi)，其合金元素會(huì)通過生理腐蝕和磨蝕不銹鋼器件植入體內(nèi)，其合金元素會(huì)通過生理腐蝕和磨蝕而導(dǎo)致金屬離子溶出，后者進(jìn)入組織液會(huì)引起機(jī)體的一些而導(dǎo)致金屬離子溶出，后者進(jìn)入組織液會(huì)引起機(jī)體的一些不良反應(yīng)。在一般情況下，人體組

9、織只能容忍微量金屬離不良反應(yīng)。在一般情況下，人體組織只能容忍微量金屬離子存在，因此子存在，因此必必須嚴(yán)格控制醫(yī)用不銹鋼在體內(nèi)的金須嚴(yán)格控制醫(yī)用不銹鋼在體內(nèi)的金屬離子溶出。醫(yī)用不銹鋼的合金元素多，且有強(qiáng)屬離子溶出。醫(yī)用不銹鋼的合金元素多，且有強(qiáng)的負(fù)電性，能夠變化其電子價(jià)態(tài)，并與體內(nèi)的有的負(fù)電性，能夠變化其電子價(jià)態(tài)，并與體內(nèi)的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)化合而形成復(fù)雜的化合物。機(jī)和無機(jī)物質(zhì)化合而形成復(fù)雜的化合物。在鐵、鎳、鉻、鋁、釩等主要合金元素中，對(duì)機(jī)體在鐵、鎳、鉻、鋁、釩等主要合金元素中，對(duì)機(jī)體組織影響比較清楚的是組織影響比較清楚的是鐵鐵，它與血紅細(xì)胞結(jié)合可形成鐵血黃素。，它與血紅細(xì)胞結(jié)合可形成鐵血黃素。鉻

10、鉻能與機(jī)體內(nèi)的絲蛋白結(jié)合。能與機(jī)體內(nèi)的絲蛋白結(jié)合。機(jī)體過量機(jī)體過量富集鎳富集鎳有可能誘發(fā)腫瘤的形成。有可能誘發(fā)腫瘤的形成。釩釩具有很強(qiáng)的細(xì)胞素性早已被試驗(yàn)所證實(shí)。具有很強(qiáng)的細(xì)胞素性早已被試驗(yàn)所證實(shí)。通常醫(yī)用不銹鋼的小量腐蝕不會(huì)引起組織的明通常醫(yī)用不銹鋼的小量腐蝕不會(huì)引起組織的明顯變化，但量大時(shí)會(huì)引起水腫、感染、組織壞死或顯變化，但量大時(shí)會(huì)引起水腫、感染、組織壞死或過敏反應(yīng)。過敏反應(yīng)。 醫(yī)用不銹鋼的臨床醫(yī)用不銹鋼的臨床應(yīng)用應(yīng)用：在在骨科骨科常用來制作各種人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)常用來制作各種人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器固定器，如人工髖，如人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)與指關(guān)節(jié)；各關(guān)節(jié)、膝關(guān)

11、節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)與指關(guān)節(jié)；各種規(guī)格的截骨連接器、加壓板、鵝頭骨種規(guī)格的截骨連接器、加壓板、鵝頭骨螺釘螺釘；各種規(guī)格的皮質(zhì)骨；各種規(guī)格的皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨加壓螺釘、脊椎釘、哈氏棒、魯氏棒、人工椎體和顱骨與松質(zhì)骨加壓螺釘、脊椎釘、哈氏棒、魯氏棒、人工椎體和顱骨板等，亦用于骨折修復(fù)、關(guān)節(jié)置換，脊椎矯形等。板等，亦用于骨折修復(fù)、關(guān)節(jié)置換，脊椎矯形等。在口腔科醫(yī)用不銹鋼廣泛應(yīng)用于鑲牙、矯形和牙根種植等各在口腔科醫(yī)用不銹鋼廣泛應(yīng)用于鑲牙、矯形和牙根種植等各種器件的制造，如各種牙冠、牙橋、固定支架、卡環(huán)、基托、正種器件的制造，如各種牙冠、牙橋、固定支架、卡環(huán)、基托、正畸絲、義齒、頷面修復(fù)件等。

12、畸絲、義齒、頷面修復(fù)件等。在心血管系統(tǒng)，醫(yī)用不銹鋼應(yīng)用于制作各種植入電極、傳感在心血管系統(tǒng)，醫(yī)用不銹鋼應(yīng)用于制作各種植入電極、傳感器的外殼與導(dǎo)線、人工心瓣膜、介入性治療導(dǎo)絲與血管內(nèi)支架等。器的外殼與導(dǎo)線、人工心瓣膜、介入性治療導(dǎo)絲與血管內(nèi)支架等。此外，醫(yī)用不銹鋼還用于制作各種宮內(nèi)避孕環(huán)、眼科縫線、固定此外，醫(yī)用不銹鋼還用于制作各種宮內(nèi)避孕環(huán)、眼科縫線、固定環(huán)、人工眼導(dǎo)線等。環(huán)、人工眼導(dǎo)線等。 醫(yī)用鈷基合金醫(yī)用鈷基合金 醫(yī)用鈷基合金包括鈷鉻鉬合金、鈷鉻鎢鎳合金、鈷鎳鉻鉬鎢鐵醫(yī)用鈷基合金包括鈷鉻鉬合金、鈷鉻鎢鎳合金、鈷鎳鉻鉬鎢鐵合金和合金和MP35N鈷鎳合金及其烤瓷合金。它們的成分與力學(xué)性能鈷鎳合

13、金及其烤瓷合金。它們的成分與力學(xué)性能分別列入下分別列入下表表中。中。醫(yī)用鈷基合金的生物相容性與其在機(jī)體的腐蝕行為密切相關(guān)。醫(yī)用鈷基合金的生物相容性與其在機(jī)體的腐蝕行為密切相關(guān)。合金植入體內(nèi)后一般保持鈍化狀態(tài)。合金植入體內(nèi)后一般保持鈍化狀態(tài)。與不銹鋼相比，鈷基合金與不銹鋼相比，鈷基合金的鈍化膜更穩(wěn)定，耐蝕性更好。的鈍化膜更穩(wěn)定，耐蝕性更好。鈷鉻鉬合金的點(diǎn)蝕傾向非常小，鈷鉻鉬合金的點(diǎn)蝕傾向非常小，對(duì)應(yīng)力腐蝕斷裂也不敏感。當(dāng)鈷基合金因摩擦造成磨損時(shí)會(huì)很對(duì)應(yīng)力腐蝕斷裂也不敏感。當(dāng)鈷基合金因摩擦造成磨損時(shí)會(huì)很快由強(qiáng)烈的局部腐蝕轉(zhuǎn)化為全面的均勻腐蝕，并顯示出光亮的快由強(qiáng)烈的局部腐蝕轉(zhuǎn)化為全面的均勻腐蝕，并

14、顯示出光亮的斑疤。用鑄造鈷鉻鉬合金制作的人工髖關(guān)節(jié)在人體內(nèi)發(fā)生疲勞斑疤。用鑄造鈷鉻鉬合金制作的人工髖關(guān)節(jié)在人體內(nèi)發(fā)生疲勞斷裂的概率與醫(yī)用不銹鋼制作的相差無幾，這主要是由于鑄造斷裂的概率與醫(yī)用不銹鋼制作的相差無幾，這主要是由于鑄造組織的缺陷造成的。若采用鍛造鈷基合金則可大大降低腐蝕疲組織的缺陷造成的。若采用鍛造鈷基合金則可大大降低腐蝕疲勞失效的概率。勞失效的概率。醫(yī)用鈷基合金 規(guī)格 Femax Cmax Simax Mnmax Pmax Smax W Cr Mo Ni Co ASTM F-75 0.75 0.35 1.0 1.0 28.5 6 1 剩余量剩余量 規(guī)格規(guī)格 抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度(MPa

15、) 延伸率延伸率(%) ASTM F-75 655 8 ASTM F-90 0.75 0.1 0.4 1.5 0.04 0.03 15 20 10 剩余量剩余量 ASTM F-75 860 30 醫(yī)用鈷基合金的醫(yī)用鈷基合金的耐磨性耐磨性是所有醫(yī)用金屬材料中最好的，故鈷是所有醫(yī)用金屬材料中最好的，故鈷基合金植入體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生明顯的組織反應(yīng)?；辖鹬踩塍w內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生明顯的組織反應(yīng)。 醫(yī)用鈷基合金與醫(yī)用不銹鋼是醫(yī)用金屬材料在臨床醫(yī)學(xué)中應(yīng)醫(yī)用鈷基合金與醫(yī)用不銹鋼是醫(yī)用金屬材料在臨床醫(yī)學(xué)中應(yīng)用最廣泛的兩類材料。用最廣泛的兩類材料。相對(duì)不銹鋼而言，醫(yī)用鈷基合金更適相對(duì)不銹鋼而言，醫(yī)用鈷基合金更適于制造體內(nèi)承載

16、苛刻的長期植入件。于制造體內(nèi)承載苛刻的長期植入件。在骨科醫(yī)用鈷基合金是在骨科醫(yī)用鈷基合金是用來制作各種人工關(guān)節(jié)、接骨板、骨釘、骨針、接骨絲等；用來制作各種人工關(guān)節(jié)、接骨板、骨釘、骨針、接骨絲等；在心血管系統(tǒng)用于制造人工心瓣膜、血管內(nèi)支架等；在口腔在心血管系統(tǒng)用于制造人工心瓣膜、血管內(nèi)支架等；在口腔科用于制作卡環(huán)、基托、舌桿、義齒和各種鑄造冠、鑄造嵌科用于制作卡環(huán)、基托、舌桿、義齒和各種鑄造冠、鑄造嵌件、整鑄固定橋和鑄造頷墊等。此外還用于脊椎整形、顱骨件、整鑄固定橋和鑄造頷墊等。此外還用于脊椎整形、顱骨修復(fù)等。修復(fù)等。 醫(yī)用鈦與鈦合金醫(yī)用鈦與鈦合金 鈦是一種化學(xué)活潑元素，極易與空氣中的氧、氫、氮

17、反應(yīng)形成化鈦是一種化學(xué)活潑元素，極易與空氣中的氧、氫、氮反應(yīng)形成化合物，影響其性能。純鈦在低于合物，影響其性能。純鈦在低于882時(shí)為密排六方晶格的時(shí)為密排六方晶格的 單單相組織，不能通過熱處理強(qiáng)化，但冷加工變形可使其強(qiáng)度有所提相組織，不能通過熱處理強(qiáng)化，但冷加工變形可使其強(qiáng)度有所提高。高。純鈦通常按雜質(zhì)元素碳、鐵、氧的含量多少分為純鈦通常按雜質(zhì)元素碳、鐵、氧的含量多少分為4個(gè)級(jí)別，個(gè)級(jí)別，其性能有所差異其性能有所差異。氧是一種強(qiáng)的。氧是一種強(qiáng)的 相穩(wěn)定劑，具有一定的固溶強(qiáng)相穩(wěn)定劑，具有一定的固溶強(qiáng)化作用。隨著氧含量增高，純鈦的強(qiáng)度有所提高，而塑性有所降化作用。隨著氧含量增高，純鈦的強(qiáng)度有所提高

18、，而塑性有所降低。低。 鈦合金按其組織結(jié)構(gòu)分為鈦合金按其組織結(jié)構(gòu)分為 相、相、 目和目和 十十 雙相合金等雙相合金等3類。類。 相鈦合金在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較少。用于口腔矯正的相鈦合金在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較少。用于口腔矯正的 相鈦合金一般含相鈦合金一般含11鉬、鉬、4錫和錫和6鋯鋯，室溫下的組織為亞穩(wěn)態(tài)的，室溫下的組織為亞穩(wěn)態(tài)的 相，可通過相，可通過熱處理強(qiáng)化，具有較高的回彈性和低剛性。熱處理強(qiáng)化，具有較高的回彈性和低剛性。 規(guī)格規(guī)格 種類種類 Al V Femax Omax Cmax Nmax Hmax Ti 其它其它ASTM F-136 6Al-4V 5.5-6.5 3.5-4.5 0.25 0.13 0

19、.08 0.05 0.012 剩余量剩余量 JIS H 4607 60種種 5.5-6.75 3.5-4.5 0.30 0.20 0.10 0.05 0.015 剩余量剩余量 0.5“鈦合金板鈦合金板” JIS H 4657 60種種 5.5-6.75 3.5-4.5 0.30 0.20 0.10 0.05 0.0125 剩余量剩余量 0.5“鈦合金棒及鍛造品鈦合金棒及鍛造品” ISO 5832-3 6Al-4V 5.5-6.75 3.5-4.5 0.30 0.20 0.08 0.05 0.015 剩余量剩余量 規(guī)格規(guī)格 抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度(MPa) 延伸率延伸率(%) ASTM F-136 8

20、96 10 JIS H 4607 825 8 ISO 5832-3 860 10 與其他醫(yī)用金屬材料相比，醫(yī)用鈦合金的主要性能特點(diǎn)是與其他醫(yī)用金屬材料相比，醫(yī)用鈦合金的主要性能特點(diǎn)是密度較密度較低、彈性模量值小低、彈性模量值小(約為其他醫(yī)用金屬材料的一半約為其他醫(yī)用金屬材料的一半)，與人體硬組，與人體硬組織的彈性模量比較匹配?？椀膹椥阅Ａ勘容^匹配。 純鈦與鈦合金表面能形成一層穩(wěn)定的氧化膜，具有純鈦與鈦合金表面能形成一層穩(wěn)定的氧化膜，具有很強(qiáng)的耐腐很強(qiáng)的耐腐蝕性蝕性。在生理環(huán)境下，鈦與鈦合金的均勻腐蝕甚微，也不會(huì)發(fā)生。在生理環(huán)境下，鈦與鈦合金的均勻腐蝕甚微，也不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕與晶間腐蝕。當(dāng)

21、發(fā)生電偶腐蝕時(shí)，通常是與鈦合點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕與晶間腐蝕。當(dāng)發(fā)生電偶腐蝕時(shí)，通常是與鈦合金形成偶對(duì)的金屬被腐蝕。但是，鈦與鈦合金的磨損與應(yīng)力腐蝕金形成偶對(duì)的金屬被腐蝕。但是，鈦與鈦合金的磨損與應(yīng)力腐蝕較明顯，腐蝕疲勞也較為復(fù)雜。較明顯，腐蝕疲勞也較為復(fù)雜。 鈦對(duì)人體毒性小鈦對(duì)人體毒性小，有利于其臨床應(yīng)用。，有利于其臨床應(yīng)用。 特點(diǎn)特點(diǎn)由于醫(yī)用鈦與鈦合金密度小、彈性模量接近于天然骨，故廣泛由于醫(yī)用鈦與鈦合金密度小、彈性模量接近于天然骨，故廣泛用于制作各種人工關(guān)節(jié)、接骨板、骨螺釘與骨折固定針等。用用于制作各種人工關(guān)節(jié)、接骨板、骨螺釘與骨折固定針等。用純鈦和鈦合金制作的牙根種植體、義齒、牙床、托環(huán)、牙橋

22、與純鈦和鈦合金制作的牙根種植體、義齒、牙床、托環(huán)、牙橋與牙冠已廣泛用于臨床。用純鈦網(wǎng)作為骨頭托架已用于顎骨再造牙冠已廣泛用于臨床。用純鈦網(wǎng)作為骨頭托架已用于顎骨再造手術(shù)。用微孔鈦網(wǎng)可修復(fù)損壞的頭蓋骨和硬膜，能有效地保護(hù)手術(shù)。用微孔鈦網(wǎng)可修復(fù)損壞的頭蓋骨和硬膜，能有效地保護(hù)腦髓液系統(tǒng)。用純鈦制作的人工心瓣膜與瓣籠已成功地得到應(yīng)腦髓液系統(tǒng)。用純鈦制作的人工心瓣膜與瓣籠已成功地得到應(yīng)用，臨床效果良好。用，臨床效果良好。應(yīng)用應(yīng)用醫(yī)用鉭、鈮、鋯醫(yī)用鉭、鈮、鋯 鉭是化學(xué)活性很高的元素，在生理環(huán)境中，甚至在缺氧條件下鉭是化學(xué)活性很高的元素，在生理環(huán)境中，甚至在缺氧條件下也能在其表面生長一層化學(xué)穩(wěn)定的鈍化膜，

23、也能在其表面生長一層化學(xué)穩(wěn)定的鈍化膜，使鉭具有優(yōu)異的化使鉭具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性與耐蝕性。鉭植入骨內(nèi)能與新生骨直接結(jié)合，學(xué)穩(wěn)定性與耐蝕性。鉭植入骨內(nèi)能與新生骨直接結(jié)合，但在軟但在軟組織中引起的組織反應(yīng)要比鈦與鈷基合金強(qiáng)些。鉭的氧化物基組織中引起的組織反應(yīng)要比鈦與鈷基合金強(qiáng)些。鉭的氧化物基本上不被吸收，本上不被吸收，不呈毒性反應(yīng)不呈毒性反應(yīng)。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，可用作刺激。具有半導(dǎo)體性質(zhì)，可用作刺激腦和肌肉組織的電極。鉭可加工成板、帶、箔、絲，鉭片用于腦和肌肉組織的電極。鉭可加工成板、帶、箔、絲，鉭片用于修補(bǔ)顱蓋骨，鉭絲可用于縫合神經(jīng)、肌腱和血管，鉭板和鉭帶修補(bǔ)顱蓋骨，鉭絲可用于縫合神經(jīng)、肌腱和血管，

24、鉭板和鉭帶用于修補(bǔ)骨缺損，用鉭絲編制網(wǎng)可修補(bǔ)肌肉組織。鉭在介入性用于修補(bǔ)骨缺損，用鉭絲編制網(wǎng)可修補(bǔ)肌肉組織。鉭在介入性治療中有廣泛用途，在血管內(nèi)支架表面復(fù)合鉭涂層能有效地提治療中有廣泛用途，在血管內(nèi)支架表面復(fù)合鉭涂層能有效地提高抗凝血性能。高抗凝血性能。 鈮鈮與鉭同屬于元素周期表第與鉭同屬于元素周期表第V族元素，具有極相似的化學(xué)性族元素，具有極相似的化學(xué)性質(zhì)。純鈮與純鉭一樣具有質(zhì)。純鈮與純鉭一樣具有很強(qiáng)的耐蝕性、良好的加工性能與生很強(qiáng)的耐蝕性、良好的加工性能與生物相容性物相容性，用鈮制成的骨髓內(nèi)釘已應(yīng)用于臨床。，用鈮制成的骨髓內(nèi)釘已應(yīng)用于臨床。 鋯鋯與鈦同屬于元素周期表第與鈦同屬于元素周期表第

25、IV族元素，具有相似的組織結(jié)構(gòu)族元素，具有相似的組織結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)。致密金屬鋯與鈦一樣，具有與化學(xué)性質(zhì)。致密金屬鋯與鈦一樣，具有很強(qiáng)的耐蝕性，良好很強(qiáng)的耐蝕性，良好的冷加工性能與生物相容性的冷加工性能與生物相容性。金屬鋯可加工成板、帶、線材。金屬鋯可加工成板、帶、線材。理論上講鋯可取代鈦在臨床上的應(yīng)用，但因鋯理論上講鋯可取代鈦在臨床上的應(yīng)用，但因鋯價(jià)格較貴價(jià)格較貴，廣泛，廣泛應(yīng)用受到限制。應(yīng)用受到限制。醫(yī)用貴金屬及其合金醫(yī)用貴金屬及其合金 醫(yī)用貴金屬通常是指醫(yī)用貴金屬通常是指金、銀和鉑及其合金金、銀和鉑及其合金。貴金屬具有化。貴金屬具有化學(xué)穩(wěn)定性和良好的耐腐蝕性與抗蠕變性能，對(duì)機(jī)體組織無毒、學(xué)

26、穩(wěn)定性和良好的耐腐蝕性與抗蠕變性能，對(duì)機(jī)體組織無毒、刺激性小、導(dǎo)電性優(yōu)異。刺激性小、導(dǎo)電性優(yōu)異。 金及其合金具有美麗的色澤和金及其合金具有美麗的色澤和良好的生物相容性良好的生物相容性。用。用0.5 1.0 m厚的純金箔可做牙齒的全包覆牙套，但厚的純金箔可做牙齒的全包覆牙套，但不耐磨不耐磨。在口。在口腔科得到廣泛應(yīng)用的不是純金，而是金合金，并根據(jù)臨床需要腔科得到廣泛應(yīng)用的不是純金，而是金合金，并根據(jù)臨床需要分為軟型鑄造金合金分為軟型鑄造金合金(I型型)、中等鑄造金合金、中等鑄造金合金(型型)、硬型鑄造、硬型鑄造金合金金合金(III型型)和超硬型鑄造金合金和超硬型鑄造金合金(型型)等等4種種 金合

27、金金合金主要用于口腔科，在顱骨修復(fù)與植入電極，電子裝主要用于口腔科，在顱骨修復(fù)與植入電極，電子裝置等方面也得到了臨床應(yīng)用。由于使用金及其合金費(fèi)用高，置等方面也得到了臨床應(yīng)用。由于使用金及其合金費(fèi)用高，使仿金合金的研制得到了加強(qiáng)?，F(xiàn)已研制出的銅鋅仿金合金，使仿金合金的研制得到了加強(qiáng)?，F(xiàn)已研制出的銅鋅仿金合金，其熔點(diǎn)約其熔點(diǎn)約950(與合金的熔點(diǎn)相當(dāng)與合金的熔點(diǎn)相當(dāng))，具有良好的加工性能與，具有良好的加工性能與鑄造性能，強(qiáng)度、耐蝕性與色澤均滿足臨床要求，可望獲得鑄造性能，強(qiáng)度、耐蝕性與色澤均滿足臨床要求，可望獲得應(yīng)用。應(yīng)用。 銀與銀合金銀與銀合金在臨床醫(yī)學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。純銀具有優(yōu)異的在臨床醫(yī)學(xué)

28、中得到了廣泛應(yīng)用。純銀具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，已用于植入型電極與電子裝置。銀汞合金導(dǎo)電性能，已用于植入型電極與電子裝置。銀汞合金(亦稱汞齊亦稱汞齊合金合金)是齲齒充填材料。傳統(tǒng)的汞齊合金是采用高銀低銅的設(shè)計(jì)是齲齒充填材料。傳統(tǒng)的汞齊合金是采用高銀低銅的設(shè)計(jì)方案制備的，通常含有方案制備的，通常含有 2(Sn8Hg)有害相，會(huì)嚴(yán)重地降低合金的有害相，會(huì)嚴(yán)重地降低合金的力學(xué)性能與耐腐蝕性。近力學(xué)性能與耐腐蝕性。近10年來得到廣泛應(yīng)用的是按高銅低銀年來得到廣泛應(yīng)用的是按高銅低銀設(shè)計(jì)方案制備的新型汞齊合金，不含設(shè)計(jì)方案制備的新型汞齊合金，不含 2有害相，是比較理想的齲有害相，是比較理想的齲齒充填材料。齒充填

29、材料。 鉑與鉑合金鉑與鉑合金具有具有優(yōu)異的抗氧化性能與耐蝕性優(yōu)異的抗氧化性能與耐蝕性。鉑不會(huì)直接氧。鉑不會(huì)直接氧化，是唯一能夠抗氧化到熔點(diǎn)的金屬。在室溫下除化，是唯一能夠抗氧化到熔點(diǎn)的金屬。在室溫下除“王水王水”外，外，鉑幾乎不與任何化學(xué)試劑反應(yīng)。在鉑中添加金、銀、鈀、銠等鉑幾乎不與任何化學(xué)試劑反應(yīng)。在鉑中添加金、銀、鈀、銠等金屬可使色澤美麗素雅，具有極佳的耐蝕性與加工性能。常用金屬可使色澤美麗素雅，具有極佳的耐蝕性與加工性能。常用的鉑合金有鉑銥合金、鉑金合金、鉑銀合金等。用鉑與鉑合金的鉑合金有鉑銥合金、鉑金合金、鉑銀合金等。用鉑與鉑合金制造的微探針廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)檢測(cè)，其相關(guān)裝置有神經(jīng)修制

30、造的微探針廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)檢測(cè)，其相關(guān)裝置有神經(jīng)修復(fù)儀、耳渦神經(jīng)刺激裝置，橫隔膜神經(jīng)刺激裝置、視覺神經(jīng)裝復(fù)儀、耳渦神經(jīng)刺激裝置，橫隔膜神經(jīng)刺激裝置、視覺神經(jīng)裝置、小兒脊椎彎曲整形裝置。鉑或鉑銥合金導(dǎo)線電極用于心臟置、小兒脊椎彎曲整形裝置。鉑或鉑銥合金導(dǎo)線電極用于心臟起搏器。鍍鉑的鈦陽極用于血液凈化處理。含鉑植入電極可直起搏器。鍍鉑的鈦陽極用于血液凈化處理。含鉑植入電極可直接在動(dòng)脈內(nèi)測(cè)量血液成分與性能變化。用鉑族金屬作為放射性接在動(dòng)脈內(nèi)測(cè)量血液成分與性能變化。用鉑族金屬作為放射性同位素源外殼植入人體腫瘤部位，可使全部輻射釋放于惡性細(xì)同位素源外殼植入人體腫瘤部位，可使全部輻射釋放于惡性細(xì)胞的同時(shí)

31、而不損傷或少損傷周圍的健康細(xì)胞。胞的同時(shí)而不損傷或少損傷周圍的健康細(xì)胞。 醫(yī)用磁性材料醫(yī)用磁性材料選用生物相容性良好的磁性材料加工成磁性藥物制劑，既可外選用生物相容性良好的磁性材料加工成磁性藥物制劑，既可外用治病，又可內(nèi)服用于靶向給藥和磁性造影。我國醫(yī)藥工作者采用用治病，又可內(nèi)服用于靶向給藥和磁性造影。我國醫(yī)藥工作者采用磁性材料貼于選定的穴位，可以治療淺表性胃疼痛，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，磁性材料貼于選定的穴位，可以治療淺表性胃疼痛，風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，高血壓以及慢性皮膚潰瘍等疾病。高血壓以及慢性皮膚潰瘍等疾病。20世紀(jì)世紀(jì)70年代起，國內(nèi)外開始磁年代起，國內(nèi)外開始磁性控釋技術(shù)的研究，方法是將磁性鐵粉與藥物共

32、同包裹于醫(yī)用高分性控釋技術(shù)的研究，方法是將磁性鐵粉與藥物共同包裹于醫(yī)用高分子載體中形成磁性微球，再在病灶區(qū)外磁場作用下，讓磁性微球定子載體中形成磁性微球，再在病灶區(qū)外磁場作用下，讓磁性微球定向運(yùn)動(dòng)并富集在病灶靶區(qū)，所含藥物可以定向釋放作用于靶細(xì)胞，向運(yùn)動(dòng)并富集在病灶靶區(qū)，所含藥物可以定向釋放作用于靶細(xì)胞，這種通過磁場物理因素把藥物導(dǎo)向到靶位的給藥方法叫物理靶向給這種通過磁場物理因素把藥物導(dǎo)向到靶位的給藥方法叫物理靶向給藥。所用的藥劑形式有磁性微球注射劑、磁性微球膠囊劑和片劑。藥。所用的藥劑形式有磁性微球注射劑、磁性微球膠囊劑和片劑。這類先進(jìn)的導(dǎo)彈療法可用于惡性腫瘤、糖尿病的治療。在疾病診斷這類

33、先進(jìn)的導(dǎo)彈療法可用于惡性腫瘤、糖尿病的治療。在疾病診斷中，還可以磁性微球作造影劑。中，還可以磁性微球作造影劑。 醫(yī)用形狀記憶合金醫(yī)用形狀記憶合金 TiNi合金是目前醫(yī)學(xué)上使用的唯一的記憶合金。合金是目前醫(yī)學(xué)上使用的唯一的記憶合金。 TiNi合金在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較廣的有口腔牙齒矯形絲以及外科合金在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用較廣的有口腔牙齒矯形絲以及外科中各種矯形棒、骨連接器、血管夾、凝血濾器等。近年來血中各種矯形棒、骨連接器、血管夾、凝血濾器等。近年來血管擴(kuò)張?jiān)葢?yīng)用也見報(bào)道。管擴(kuò)張?jiān)葢?yīng)用也見報(bào)道。 牙齒矯形絲是利用牙齒矯形絲是利用TiNi合金相變偽彈性特點(diǎn)，使合金絲處合金相變偽彈性特點(diǎn)，使合金絲處理成超彈性

34、絲。由于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變使彈性模量成非線理成超彈性絲。由于應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變使彈性模量成非線形變化，當(dāng)應(yīng)變?cè)龃髸r(shí)，矯正力卻增加不多。因此佩帶矯正形變化，當(dāng)應(yīng)變?cè)龃髸r(shí)，矯正力卻增加不多。因此佩帶矯正絲時(shí)，即使產(chǎn)生很大的變形也能保持適宜的矯正力，不僅操絲時(shí)，即使產(chǎn)生很大的變形也能保持適宜的矯正力，不僅操作方便，療效好，而且可減輕患者的不適感。作方便，療效好，而且可減輕患者的不適感。TiNi合金的超合金的超彈性功能使應(yīng)變高達(dá)彈性功能使應(yīng)變高達(dá)10仍不會(huì)發(fā)生塑性變形。仍不會(huì)發(fā)生塑性變形。 脊柱側(cè)彎矯形用哈氏棒通常是用不銹鋼制成，但由于植入人體后脊柱側(cè)彎矯形用哈氏棒通常是用不銹鋼制成，但由于植入人體后

35、以及在隨后使用中，矯正力明顯下降，甚至在半個(gè)月后下降以及在隨后使用中，矯正力明顯下降，甚至在半個(gè)月后下降55，故通常必需進(jìn)行再次手術(shù)以調(diào)整矯正力，使患者在精神上、肉體故通常必需進(jìn)行再次手術(shù)以調(diào)整矯正力，使患者在精神上、肉體上承受較大痛苦。改用形狀記憶合金棒，只需一次安放固定手術(shù)。上承受較大痛苦。改用形狀記憶合金棒，只需一次安放固定手術(shù)。一般是將一般是將TiNi合金棒記憶處理成直棒，然后在合金棒記憶處理成直棒，然后在Ms以下溫度以下溫度(通常通常在冰水在冰水)彎成與人體畸形脊柱相似的形狀彎成與人體畸形脊柱相似的形狀(彎曲應(yīng)變小于彎曲應(yīng)變小于8)，立，立即安放于人體內(nèi)并加以固定。手術(shù)后通過體外加熱使溫度高于體即安放于人體內(nèi)并加以固定。手術(shù)后通過體外加熱使溫度高于體溫溫5 10，這時(shí)，這時(shí)TiNi合金棒逐漸回復(fù)到高溫相狀態(tài)，產(chǎn)生足夠的合金棒逐漸回復(fù)到高溫相狀態(tài)，產(chǎn)生足夠的矯正力。矯正力。其它如骨折、骨裂等所需要的固定釘或固定板都是將其它如骨折、骨裂等所需要的固定釘或固定板都是將TiNi合金的合金的Af溫度定在體溫以下。先將合金板溫度定在體溫以下。先將合金板(或合金釘?shù)然蚝辖疳數(shù)?按所需形狀記憶按所需形狀記憶處理定形，在