記憶合金醫(yī)學中的作用

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形狀記憶合金在醫(yī)學上的應(yīng)用姓名：學號：1NiTi形狀記憶合金在醫(yī)學中的應(yīng)用摘要NiTi形狀記憶合金是一種功能材料，除具有比強度高、耐磨、耐腐蝕、無磁、生物相容性好等特點外，還具有奇特的形狀記憶性能和超彈性性能。其廣泛用于宇航、通信、醫(yī)療、自動控制、儀器儀表、管道連接、眼鏡制造以及日常生活等方面。NiTi合金在醫(yī)學中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，其中較為突出的是在斷肢、修復損傷組織上的應(yīng)用。目前主要的研究方向為仿生，為病人提供義肢等等。本文摘要NiTi形狀記憶合金是一種功能材料，除具有比強度高、耐磨、耐腐蝕、無磁、生物相容性好等特點外，還具有奇特的形狀記憶性能和超彈性性能。其廣泛用于宇航、通信、醫(yī)療、自動控制、儀器儀表、管道連接、眼鏡制造以及日常生活等方面。NiTi合金在醫(yī)學中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，其中較為突出的是在斷肢、修復損傷組織上的應(yīng)用。目前主要的研究方向為仿生，為病人提供義肢等等。本文NiTiAbstractShapememoryalloyisakindoffunctionalmaterials,besidesthanhighstrength,wearresistance,corrosionresistance,non-magnetic,goodbiocompatibility,alsohasastrangeshapememorypropertiesandproperties.Itiswidelyusedinaerospace,communications,medical,automaticcontrol,instrumentsandmeters,pipeconnection,glassesinmanufacturingaswellasindailylife. NITIalloyhasbeenwidelyusedinmedicine,isamongthemoreprominentintheapplicationoflimb,repairdamagedtissue.Themainresearchdirectionforthebionic,providepatientswithprosthetic,andsoon.ThispapermainlyintroducessomelatestNITImemoryalloyapplicationinmedicine.關(guān)鍵詞NiTi記憶合金醫(yī)學Memoryalloy Biomedical前言前言在人類文明發(fā)展史上，材料是科學燦爛的綻放。在人類文明發(fā)展史上，材料是科學燦爛的綻放。19321932物質(zhì)基礎(chǔ)。在科技日新月異的今天，新物質(zhì)基礎(chǔ)。在科技日新月異的今天，新2 19691969效應(yīng)”首次在工業(yè)上應(yīng)用。人們采用了效應(yīng)”首次在工業(yè)上應(yīng)用。人們采用了2020的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽溫度低于使用溫度的某種形狀記憶合的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽溫度低于使用溫度的某種形狀記憶合為"神奇的功能材料"。金，在高于其轉(zhuǎn)變溫度的條件下，做成為"神奇的功能材料"。金，在高于其轉(zhuǎn)變溫度的條件下，做成19631963內(nèi)徑比待對接管子外徑略微小一點的度下將其內(nèi)徑稍加擴到該接頭的轉(zhuǎn)變度下將其內(nèi)徑稍加擴到該接頭的轉(zhuǎn)變40℃40℃道，形成牢固緊密的連接。美國在某種噴氣式戰(zhàn)斗機的油壓系統(tǒng)中便使用了噴氣式戰(zhàn)斗機的油壓系統(tǒng)中便使用了的彈簧形狀。后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，某些其他的彈簧形狀。后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，某些其他脫落或破損事故。脫落或破損事故。19691969720定重量比組成的形狀記憶合金都有一定重量比組成的形狀記憶合金都有一米的半球形天線傳輸月球和地球之間米的半球形天線傳輸月球和地球之間被帶到月球上的呢?就是用一種形狀記被帶到月球上的呢?就是用一種形狀記恢復到原先在轉(zhuǎn)變溫度以上加工成的恢復到原先在轉(zhuǎn)變溫度以上加工成的形狀。形狀。3團，裝進登月艙帶上天去。放置于月球 生物醫(yī)用材料包括天然生物材料、團，裝進登月艙帶上天去。放置于月球生物醫(yī)用材料包括天然生物材料、后，在陽光照射下，達到該合金的轉(zhuǎn)變后，在陽光照射下，達到該合金的轉(zhuǎn)變金屬材料，針對不同的性能特點，需金屬材料，針對不同的性能特點，需是：天然生物材料：生物相容性和生是：天然生物材料：生物相容性和生了欽鎳銅、鈦鎳鐵、鈦鎳鉻等新的鎳鈦了欽鎳銅、鈦鎳鐵、鈦鎳鉻等新的鎳鈦配，但取材有限。生物陶瓷材料：有配，但取材有限。生物陶瓷材料：有類的形狀記憶合金，如:銅鎳系合金、一定的生物相容性，硬而脆，具有很高類的形狀記憶合金，如:銅鎳系合金、一定的生物相容性，硬而脆，具有很高銅鋁系合金、銅鋅系合金、鐵系合金銅鋁系合金、銅鋅系合金、鐵系合金(Fe-Mn-Si,Fe-Pd)等。不足使其很難勝任一些承重骨的修復(Fe-Mn-Si,Fe-Pd)等。不足使其很難勝任一些承重骨的修復而今形狀記憶合金以應(yīng)用到我們生或替代的需要。生物高分子材料：生物而今形狀記憶合金以應(yīng)用到我們生或替代的需要。生物高分子材料：生物活的各個領(lǐng)域，正在改變著我們的生活的各個領(lǐng)域，正在改變著我們的生活?；?。一、機制生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用。醫(yī)用金屬材料：一、機制生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用。醫(yī)用金屬材料：202030相比之下生物活性較差，強度、硬度等CuZCuZn合金在加熱與冷卻綜合機械性能優(yōu)秀。過程中，馬氏體會出現(xiàn)收縮與長大的N過程中，馬氏體會出現(xiàn)收縮與長大的NiTi合金和傳統(tǒng)醫(yī)用金屬材料NNiTi狀記憶效應(yīng)和超彈性，同時較低的彈金以其特有的形狀記憶效應(yīng)和超彈性金以其特有的形狀記憶效應(yīng)和超彈性多數(shù)金屬材料柔順性和力學相容性方多數(shù)金屬材料柔順性和力學相容性方性成為了醫(yī)用生物材料的一個生力軍。面的不足，使得NiTi合金在醫(yī)用性成為了醫(yī)用生物材料的一個生力軍。面的不足，使得NiTi合金在醫(yī)用4iTi1)形狀

萬次。在臨床應(yīng)用中，利用NiTi合金的形狀記憶特性，控制合金的相變溫度在(2)具有相對良好的生物相容性3) 體溫附近(36℃)或略高于體溫，馬氏體相變溫度可以控制在10—10體溫附近或略高于體溫。二、原理形狀記憶效應(yīng)形狀記憶效應(yīng)的定義為對某些具有體完全消失，同時材料的形變完全恢還能夠得到雙程形狀記憶效應(yīng)。近等原子比的NiTi合金的形記憶可恢復形變最大可達 9％--10％。多晶的單程記憶效應(yīng)的可恢復821

使其在植入人體后自動或用生理鹽水加熱后恢復預定形狀并固定在原位，低溫下的形狀記憶合金超彈性所謂超彈性是指奧氏體狀態(tài)下的試樣在外力作用下產(chǎn)生遠大于其彈性極恢復的現(xiàn)象，多晶合金的超彈性可達8％10．7右。在介入醫(yī)療領(lǐng)域有超過80％的產(chǎn)5NNiTi合金的超彈性，它材料的工作穩(wěn)定性。然而，作為生物植使得合金支架或合金絲具有良好的柔入體而言，材料的疲勞不僅體現(xiàn)在長使得合金支架或合金絲具有良好的柔入體而言，材料的疲勞不僅體現(xiàn)在長順性，可以與柔軟且復雜的人體內(nèi)管期的交變應(yīng)力的作用，更重要的是在順性，可以與柔軟且復雜的人體內(nèi)管期的交變應(yīng)力的作用，更重要的是在道很好的貼合。道很好的貼合。2.32.3與應(yīng)力的雙重作用下的腐蝕疲勞。NiTi形狀記憶合金相對于其他生物環(huán)境下材料所承受的應(yīng)力通常NiTi形狀記憶合金相對于其他生物環(huán)境下材料所承受的應(yīng)力通常骨骼的模量，這一優(yōu)點提高了它與骨研究還有待進一步的開展。骨骼的模量，這一優(yōu)點提高了它與骨研究還有待進一步的開展。2.52.5料在植入后的應(yīng)力遮擋效應(yīng)從而不易料在植入后的應(yīng)力遮擋效應(yīng)從而不易NiTi造成骨骼疏松現(xiàn)象。骨替代材料時，需要考慮到合金的耐造成骨骼疏松現(xiàn)象。骨替代材料時，需要考慮到合金的耐2.4疲勞2.4疲勞NiTiNiTi植入人體，則必須考慮諸如形狀記憶損傷人體。NiTi植入人體，則必須考慮諸如形狀記憶損傷人體。NiTi觸時，由于合金具有較大的彈性應(yīng)變觸時，由于合金具有較大的彈性應(yīng)變記憶合金在高循環(huán)次數(shù)下可恢復應(yīng)變記憶合金在高循環(huán)次數(shù)下可恢復應(yīng)變NiTNiTi合金仍分離時材料可以完全恢復原來的形狀5％的超彈性形變。賀志榮等實5％的超彈性形變。賀志榮等實和尺寸。Green研究了噴丸處理對合驗發(fā)現(xiàn)合金在應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)初期應(yīng)變驗發(fā)現(xiàn)合金在應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)初期應(yīng)變NiTi表面受到大量塑行一定的預應(yīng)變循環(huán)(100次)會提高性變形，大大提高了表面的硬度。行一定的預應(yīng)變循環(huán)(100次)會提高性變形，大大提高了表面的硬度。6腐蝕經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)NiTi合金具有較好的抗腐蝕性生物體液對金屬材料有一定的腐蝕作用而Ni 離子又是一種具有毒性的離子，所以NiTi合金用于人體最大的問題是合金受到腐蝕后有可能釋放出有毒的Ni離子而且在人體中并非絕對的處于中性狀態(tài)，一些局部的酸性容易造成金屬植入物的腐蝕。目前仍存在少數(shù)NiTi合金在人體內(nèi)受到腐蝕的實例因而一些研究中提出表面氧化后形成的TiO氧化膜能有效提高材料的抗腐蝕能力。不同的生物環(huán)境及材料本身的表面狀

態(tài)和微結(jié)構(gòu)是材料腐蝕行為的決定因素。血液相容性血液相容性是指醫(yī)用材料與血液接觸為帶有正電性的表面容易吸附負電性的血液組元，從而引起如血栓等不良大提高NiTi合金的血液相容性。71.NiTi三、應(yīng)用對骨折端持久的加壓作用使骨折處緊三、應(yīng)用對骨折端持久的加壓作用使骨折處緊3.13.1密接觸，加快骨折愈合。手術(shù)簡便可靠應(yīng)用固定牢固骨折愈合快(比常規(guī)方法提應(yīng)用固定牢固骨折愈合快(比常規(guī)方法提NiTiNiTi前2/3)，病人下地活動早(比常股骨頸骨折的新型醫(yī)用產(chǎn)品經(jīng)臨床應(yīng)規(guī)方法提前5/6)。因而避免了患者股骨頸骨折的新型醫(yī)用產(chǎn)品經(jīng)臨床應(yīng)規(guī)方法提前5/6)。因而避免了患者1501501992因長期臥床而引起的肺炎、褥瘡以及66水平。近年來，形狀記憶合金在醫(yī)學領(lǐng)備醫(yī)學需要的特性之外，還具有獨特水平。近年來，形狀記憶合金在醫(yī)學領(lǐng)備醫(yī)學需要的特性之外，還具有獨特廣泛。該螺釘研制成功是骨科醫(yī)學的廣泛。該螺釘研制成功是骨科醫(yī)學的的多發(fā)病和常見病，也有因事故、車禍的多發(fā)病和常見病，也有因事故、車禍等造成的骨折。按以往常規(guī)方法治療，泛和深人地發(fā)展。等造成的骨折。按以往常規(guī)方法治療，泛和深人地發(fā)展?；颊咭蛐g(shù)后長期臥床而引起嚴重并發(fā)3.2患者因術(shù)后長期臥床而引起嚴重并發(fā)3.2NiTi癥而死亡國內(nèi)外學者雖研究許多內(nèi)固癥而死亡國內(nèi)外學者雖研究許多內(nèi)固NiTiNNiT應(yīng)超彈性體積記憶效應(yīng)低密度低彈性ii模量和適當?shù)膹姸鹊葍?yōu)點且多孔結(jié)構(gòu)使植入物的固定更可靠利于人體體液使植入物的固定更可靠利于人體體液性能，其恢復力為6--7kg，抗應(yīng)力營養(yǎng)成分的傳輸而縮短病人的康復期性能，其恢復力為6--7kg，抗應(yīng)力營養(yǎng)成分的傳輸而縮短病人的康復期220kg。在人體內(nèi)部，螺釘端部成使其成為骨關(guān)節(jié)等硬組織替換材料的張開趨勢以保持對周圍骨組織壓力和研究熱點之一。目前主要采用粉末冶張開趨勢以保持對周圍骨組織壓力和研究熱點之一。目前主要采用粉末冶8金法制備多孔ＮｉＴｉ合金包括常規(guī)真空燒結(jié)法、熱等靜壓法和自蔓延高溫合成法。NiTi目前醫(yī)學上的液體栓塞劑和固體需要一種在導管內(nèi)摩擦系數(shù)小、不受器,稱為海螺形或螺旋球形記憶血管栓塞器該記憶血管栓塞器應(yīng)具有雙向記憶效應(yīng),在低溫(4--15℃)下,海螺形或螺旋球形血管栓塞器呈近直線形或大波浪形彈簧狀,將它穿入導絲內(nèi)芯后X能順利地導入到動脈血管,在血溫(3--37栓塞器就回復到所設(shè)計的海螺形或螺

旋球形。牙齒矯形絲用超彈性TiNi合金絲和不銹鋼絲做的牙齒矯正絲，其中用超彈性TiNiCoCrTiNi10%也不會產(chǎn)生塑性變形，而且應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變(stress-inducedmartensite)使彈性模量呈現(xiàn)非線型特輕患者不適感。脊柱側(cè)彎矯形各種脊柱側(cè)彎癥(先天性、習慣性、9 性的超彈性可以在外科矯形過程中提性的超彈性可以在外科矯形過程中提供恒定且平穩(wěn)的矯正力，良好的生物供恒定且平穩(wěn)的矯正力，良好的生物到壓迫，所以有必要進行外科手術(shù)矯相容性使它在介入醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛到壓迫，所以有必要進行外科手術(shù)矯相容性使它在介入醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，獨特的形狀應(yīng)用，獨特的形狀棒矯形，在手術(shù)中安放矯形棒時，要求記憶效應(yīng)適合用來做智能元件。棒矯形，在手術(shù)中安放矯形棒時，要求記憶效應(yīng)適合用來做智能元件。固定后脊柱受到的矯正力保持在參考文獻：固定后脊柱受到的矯正力保持在參考文獻：30~40kg30~40kg[1]高英俊，陳華寧形狀記憶合金及其在醫(yī)就會破壞，結(jié)果不僅是脊柱，而且連神學中的應(yīng)用[J]．廣西物理，2001，22(I)：就會破壞，結(jié)果不僅是脊柱，而且連神學中的應(yīng)用[J]．廣西物理，2001，22(I)