生物醫(yī)用金屬材料shen2

CompanyLogo金屬結(jié)構(gòu)基本知識

生物醫(yī)用金屬材料簡介生物醫(yī)用金屬材料的特性生物醫(yī)用金屬材料的前沿

常用的生物醫(yī)用金屬材料12345當(dāng)前第1頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo第一節(jié)預(yù)備知識金屬的結(jié)構(gòu)二晶體缺陷三金屬的腐蝕當(dāng)前第2頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo晶體的概念當(dāng)前第3頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo一金屬的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第4頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo當(dāng)前第5頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo當(dāng)前第6頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo1.純金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格bcc(body-centered-cubic)面心立方晶格fcc(facecenteredcubic)密排六方晶格hcp(Hexagonalclose-packedlattice)當(dāng)前第7頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo體心立方晶格bcc

α-Fe,W,V,Mo等當(dāng)前第8頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo當(dāng)前第9頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo面心立方晶格fccγ-Fe,Cu,Ni,Al,Au,Ag等當(dāng)前第10頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo當(dāng)前第11頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo密排六方晶格hcp當(dāng)前第12頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo金屬晶體中的晶面和晶向當(dāng)前第13頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo二實際金屬的缺陷點缺陷當(dāng)前第14頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo二實際金屬的缺陷線缺陷當(dāng)前第15頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo二實際金屬的缺陷面缺陷當(dāng)前第16頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo2.合金的相結(jié)構(gòu)固溶體：組元通過溶解形成一種成份和性能均勻的，且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相稱為固溶體A(B)A:溶劑B：溶質(zhì)間隙固溶體置換固溶體固溶強(qiáng)化：使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象當(dāng)前第17頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo當(dāng)前第18頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo金屬間化合物：金屬間化合物是合金的組元相互作用而形成的具有金屬特性，而晶格類型和特性又完全不同于任一組元的化合物-中間相當(dāng)前第19頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo第二節(jié)簡介發(fā)展簡況生物醫(yī)用金屬材料是人類最早利用的生物醫(yī)用材料之一,迄今為止在硬組織修復(fù)和替換材料中仍然首推金屬及其合金鈦及其合金鈷鉻合金不銹鋼貴金屬當(dāng)前第20頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo

隋末唐初，銀膏補(bǔ)牙----成分是銀、錫、汞，與現(xiàn)代牙齒填充材料汞齊合金類似1546年

純金屬薄片用于修復(fù)顱骨缺損1880年

銀用于膝蓋骨縫合1896年

鍍鎳鋼釘用于骨折治療20世紀(jì)30年代

不銹鋼，鈷鉻合金，鈦及合金得到廣泛應(yīng)用20世紀(jì)70年代

Ni-Ti形狀記憶合金，金屬表面涂層的應(yīng)用

近20年發(fā)展較慢，但在臨床上仍占據(jù)重要地位當(dāng)前第21頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo金屬材料在組成上與人體組織成份相距甚遠(yuǎn),很難與生物組織產(chǎn)生親合作用,一般不具有生物活性,通常以其相對穩(wěn)定的化學(xué)性能,獲得一定的生物相容性第三節(jié)材料的特性與生物相容性美國材料試驗學(xué)會ASTM-F4的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:金屬材料埋植6個月后,纖維包膜厚度<0.03mm為合格當(dāng)前第22頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo生物醫(yī)用金屬材料在應(yīng)用中面臨的主要問題:由于生理環(huán)境的腐蝕而造成的金屬離子向周圍組織擴(kuò)散以及植入材料自身性質(zhì)的退變作為生物醫(yī)用金屬材料,首先必須滿足兩個基本條件:無毒性,耐生理腐蝕當(dāng)前第23頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo人體環(huán)境特點體液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1%的NaCl,少量其它鹽類及有機(jī)化合物的充氣溶液，有人說人體與溫暖的海水相似由體液構(gòu)成在人體的不同部位，甚至同一部位的不同時刻，人體組織內(nèi)體液不一樣電化學(xué)腐蝕的基本規(guī)律，對人體環(huán)境中的植入材料的腐蝕完全適用多種多樣電解質(zhì)溶液當(dāng)前第24頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo

毒性來源：金屬表面原子或離子因腐蝕或磨損進(jìn)入周圍生物組織1.金屬材料的毒性

毒性作用：作用于細(xì)胞，抑制酶的活動，阻止組織酶的擴(kuò)散和破壞溶酶體具體表現(xiàn)：與體內(nèi)物質(zhì)生成有毒化合物，金屬離子進(jìn)入組織液引起水腫，栓塞，感染和腫瘤等當(dāng)前第25頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo金屬離子析出問題金屬離子進(jìn)入人體在遠(yuǎn)期將會產(chǎn)生什么結(jié)果尚未可知現(xiàn)已探明Ti6Al4V中的V對人體有害，擬采用Nb代替V鈦合金假體術(shù)后36個月體內(nèi)Ti濃度升高了3倍，鈦合金假體術(shù)后血和尿的中Cr水平分別提高了5倍和8倍當(dāng)前第26頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo實例：鎳鉻烤瓷牙致病當(dāng)前第27頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo3.提高光潔度等方法來提高抗蝕性能降毒方法1.合金化：如不銹鋼中加入2%鈹可減小毒性，加入20%鉻可消除毒性2.提高耐蝕性基本無毒的金屬單質(zhì)：Ga,In,Sn,Ti,Zr,Mo,W,Au,Ta,Pt常用合金組元：Fe,Co,Cr,Ni,V,Mn等如Cr-Ni-Mo-Mn-Fe不銹鋼，Co-Cr-Ni-Mn-W-Fe鈷合金4.表面涂層當(dāng)前第28頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo

金屬材料的主要缺點就是腐蝕問題

腐蝕環(huán)境：電解質(zhì)：有機(jī)酸、堿金屬或堿土金屬（Na+,K+,Ca2+）,Cl-等構(gòu)成的恒溫電解質(zhì)環(huán)境中，多種機(jī)制協(xié)同作用：

恒溫37℃蛋白質(zhì)、酶和細(xì)胞的作用應(yīng)力與磨損2.耐生理腐蝕性當(dāng)前第29頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo金屬的腐蝕當(dāng)前第30頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo金屬的腐蝕腐蝕的種類均勻腐蝕：腐蝕產(chǎn)物及進(jìn)入機(jī)體的金屬離子總量較大，影響材料生物相容性點腐蝕：微電池作用使陽極部位嚴(yán)重腐蝕，醫(yī)用不銹鋼發(fā)生的可能性較大如316、316L不銹鋼腐蝕速率<0.2μm/年，（密度：9g/cm3）不影響機(jī)械性能

長期離子釋放對機(jī)體有影響針頭大小0.01cm2面積上的離子釋放量腐蝕速率CR＝0.2*10-4/(365*24*3600)=6*10-13(cm/s)0.01cm2面積上的離子釋放率＝（6*10-13)*0.01*9*(1/60)*(6*1023)=5.4*108(離子/秒)當(dāng)前第31頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo電偶腐蝕：多見于兩種不同材料的組合件，甚至引入機(jī)體的其它微?？p隙腐蝕：多發(fā)生在界面部位如接骨板和骨螺釘晶間腐蝕：發(fā)生在材料晶界上，可導(dǎo)致材料力學(xué)性能嚴(yán)重下降當(dāng)前第32頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo磨蝕：表面磨損與腐蝕協(xié)同作用，鈷基合金耐磨蝕的能優(yōu)良，不銹鋼較差疲勞腐蝕：疲勞與腐蝕協(xié)同作用，提高表面光潔度可獲改善應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力協(xié)同作用下的加速腐蝕，鈦合金和不銹鋼對此敏感，鈷合金不敏感施加應(yīng)力或產(chǎn)生變形的區(qū)域：陽極同種材料的其它區(qū)域：陰極應(yīng)力集中區(qū)域：被腐蝕

如316L不銹鋼在模擬生理溶液中的裂紋擴(kuò)展速率明顯高于空氣中裂紋-------應(yīng)力集中-------應(yīng)力腐蝕--------縫隙--------縫隙腐蝕當(dāng)前第33頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo3.力學(xué)性能A

足夠的強(qiáng)度和塑性人體股骨頭：抗壓強(qiáng)度143MPa,縱向彈性模量13.8GPa,徑向（13.8/3）髖關(guān)節(jié)：3.6*106次沖擊載荷（數(shù)倍于人體體重）當(dāng)前第34頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo對人工髖關(guān)節(jié)金屬材料的要求是：

屈服強(qiáng)度〉450MPa抗拉強(qiáng)度〉800MPa疲勞強(qiáng)度〉400MPa延伸率〉8%當(dāng)前第35頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo人工髖關(guān)節(jié)性能要求疲勞強(qiáng)度〉400MPa屈服強(qiáng)度〉450MPa延伸率〉8%抗拉強(qiáng)度〉800MPa當(dāng)前第36頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogoB彈性模量稍高于或高于人骨的彈性模量通常生物材料的彈性模量大于骨。如骨10－40GPa,純鈦110GPa彈性模量過高

材料與骨的應(yīng)變不同，界面處的相對位移造成界面松動

應(yīng)力屏蔽，引起骨組織的功能退化或吸收

彈性模量過底低應(yīng)力變形，起不到固定與支撐的作用當(dāng)前第37頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogoC力學(xué)相容性與金屬與骨組織的界面結(jié)合問題通常的生物金屬材料均不具備生物活性彈性模量差異造成的界面松動鈦及其合金表面活化可改善界面結(jié)合問題

凝膠狀態(tài)的二氧化鈦膜具有誘導(dǎo)體液中鈣、磷離子沉積生成磷灰石的能力，表現(xiàn)出一定和生物活性和骨性結(jié)合能力。當(dāng)前第38頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogoDeyT,RoyP,FabryB,SchmukiP.AnodicmesoporousTiO2layeronTiforenhancedformationofbiomimetichydroxyapatiteActaBiomaterialia2011,7:1873-1879當(dāng)前第39頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo4.

耐磨性材料磨損金屬微?；蛩樾佳装Y和毒性反應(yīng)避免摩損,提高硬度,選擇合適的摩擦隅具有較高的能量狀態(tài),容易與體液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)當(dāng)前第40頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo第四節(jié)常用的生物醫(yī)用金屬材料醫(yī)用不銹鋼1醫(yī)用鈷基合金

23醫(yī)用貴金屬純鈦和鈦合金

4當(dāng)前第41頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo一醫(yī)用不銹鋼(stainlesssteelasbiomedicalmaterials)

醫(yī)用不銹鋼為鐵基耐蝕金屬,組成除了含有大量的鐵外,還有8種成份:鉻、鎳、硅、錳、鈦、碳、硫和磷,這些成份各發(fā)揮其重要的性質(zhì)而組合成不銹鋼整體性能

不銹鋼最重要的合金成份是”鉻”,其含量至少大于12%,以形成抗腐蝕所需要的鈍化氧化鉻層

低碳含量可減少晶界碳化物的形成,而晶界碳化物證實植入體內(nèi)后晶粒間腐蝕的多發(fā)部位

加入2-4%的鉬能提高不銹鋼的抗點腐蝕能力當(dāng)前第42頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo

1.

化學(xué)成份（316，316L，317L）Cr:形成氧化鉻鈍化膜，提高抗腐蝕能力；穩(wěn)定奧氏體

Ni:穩(wěn)定奧氏體;Ni%>12%時，可得到單相奧氏體

當(dāng)前第43頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo2.加工工藝真空熔練（+真空電弧爐重熔）冷加工（提高強(qiáng)度）拋光：提高表面光潔度－消除腐蝕和應(yīng)力集中隱患316和316L不銹鋼的力學(xué)性能當(dāng)前第44頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo3.

生物相容性點腐蝕和界面腐蝕導(dǎo)致長期穩(wěn)定性差設(shè)計不合理導(dǎo)致應(yīng)力集中及磨損磨損和腐蝕產(chǎn)物引起不良組織反應(yīng)（水腫，感染，組織壞死等），導(dǎo)致疼痛和組織壞死等反應(yīng)溶出的鎳離子可能誘發(fā)腫瘤形成密度和彈性模量與人體組織差別大，導(dǎo)致力學(xué)相容性差無生物活性，難于和生物組織形成牢固鍵合當(dāng)前第45頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo4.醫(yī)學(xué)應(yīng)用齒科人工關(guān)節(jié)和骨折內(nèi)固定器械心血管系統(tǒng)其它金屬外臼金屬或陶瓷球聚合物或陶瓷的內(nèi)臼金屬柄陶瓷涂層當(dāng)前第46頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo二醫(yī)用鈷基合金(cobaltalloyasbiomedicalmaterials）1.化學(xué)成份（Co-Cr-Mo,Co-Cr-W-Ni,Co-Cr-Mo-W-Fe,Co-Ni-Cr-Mo）Co室溫下是六方密排結(jié)構(gòu)高溫穩(wěn)定相是面心立方結(jié)構(gòu)

通過合金化微調(diào)整，可使合金在室溫下得到上述兩相的復(fù)相組織提高力學(xué)性能當(dāng)前第47頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo2.制造工藝精密鑄造：多用于制造形狀復(fù)雜的的制品可采用固溶退火、鍛造、熱等靜壓來改善組織缺陷，提高疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能形變加工（熱軋，軋制，擠壓和沖壓）：可改善鑄態(tài)組織，提高力學(xué)性能（如鍛造鈷基合金的人工關(guān)節(jié)疲勞斷裂的概率大大減小）粉末治金：可采用熱等靜壓燒結(jié)工藝提高燒結(jié)體的密度，但成本也隨之提高當(dāng)前第48頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo

3.力學(xué)性能具有優(yōu)異的耐磨性能，硬度比不銹鋼高1/3,承載能力較強(qiáng)典型鈷基合金的力學(xué)性能當(dāng)前第49頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo4.生物相容性鈍化膜穩(wěn)定，耐腐蝕性好，耐蝕性比不銹鋼高數(shù)10倍一般無明顯的組織反應(yīng)人工髖關(guān)節(jié)界面松動率較高，因Co,Ni離子的釋放，引起細(xì)胞與組織的壞死Co,Ni,Cr還可引起皮膚過敏反應(yīng)，其中Co最為嚴(yán)重

當(dāng)前第50頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo5.臨床應(yīng)用適合于制造體內(nèi)承載苛刻、耐蝕性要求較高的長期植入件，其品種主要有各類人工關(guān)節(jié)及整形外科植入器械。在心臟外科，齒科等領(lǐng)域均有應(yīng)用CoCrMo合金制股骨帽當(dāng)前第51頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo三醫(yī)用貴金屬（noblemetal）性能特點：具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，抗腐蝕性優(yōu)良，表現(xiàn)出生物惰性，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性醫(yī)用貴金屬是指金、銀、鉑及其合金的總稱。具用具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì)，抗腐蝕性優(yōu)良，表現(xiàn)出生物惰性，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。通過合金可對其物理、化學(xué)性能進(jìn)行調(diào)整，滿足不同的需求。由于它們的導(dǎo)電性能優(yōu)良，常用于制作植入式的電極或電子檢測裝置。當(dāng)前第52頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo1.金及金合金金和金合金耐久性，穩(wěn)定性和抗蝕性，使它們在牙科上成為很有用的金屬當(dāng)前第53頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo某些Au-Ag-Cu為基的合金合金的代表性組成當(dāng)前第54頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo

牙科用貴金屬材料貴金屬牙科燒瓷合金的組成當(dāng)前第55頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo汞齊合金

將Ag,

Cu,Sn合金粉與汞通過研磨或強(qiáng)烈振動發(fā)生反應(yīng)而形成的一種合金，從合金組成可分為低銅汞齊合金和高銅汞齊合金兩類2.銀及銀合金當(dāng)前第56頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo代表性汞齊合金的化學(xué)組成當(dāng)前第57頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo

用汞齊合金進(jìn)行牙科修復(fù)的優(yōu)點是操作容易，簡便。但汞齊合金長期在口腔中是否會引起汞的釋放，汞齊合金硬化時的尺寸變化及其在口腔環(huán)境中，是否會腐蝕等問題，一直是牙科醫(yī)生和病人關(guān)注的焦點汞齊合金在各種人造唾液中腐蝕行為的研究表明，它在無腐蝕狀態(tài)下會釋放出汞，在較短時釋放的汞量與規(guī)定的攝入量相等，在較長時間內(nèi)釋放的汞量仍然較低當(dāng)前第58頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo鑄造合金

大多數(shù)牙科鑄造合金是以Au-Ag-Cu為基的合金系，有時添加Pd和Pt以提高合金的機(jī)械性能和抗腐蝕性，有時也添加少量的Ir和Ru使金的晶粒細(xì)化當(dāng)前第59頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo我國牙科鑄造合金的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，合金的化學(xué)成分中：非貴金屬（Cu,Sn,Zn,Co,Cr等）總量≤75%貴金屬（Au,Ag,Pt,Pd,Rh,Ru,Ir,Os）總量≥25%有害雜質(zhì)Ni≤0.01%,Cd≤0.02%,Be≤0.02%,貴金屬含量的偏差應(yīng)控制在±0.5%,

當(dāng)前第60頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo四鈦及其合金(Titaniumandtitaniumalloyasbiomdicalmaterials)

1.組織結(jié)構(gòu)A

純鈦882°C以下為密排六方α單相組織882°C以上至熔點為體心立方β單相組織B

合金合金元素α穩(wěn)定化元素：Fe,Mo,Mg,Cr,Mn,Vβ穩(wěn)定化元素：Al,N,O,B中性元素：Sn,Zr合金類型α型－TAβ型－TBα+β型－TCTi6Al4V(TC4),α+β雙相組織當(dāng)前第61頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo2.化學(xué)成份Ti金屬和Ti合金化學(xué)成份組成（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計）純鈦和TC4(Ti-6Al-4V)為主，這類合金強(qiáng)度不如鈷合金,但耐腐蝕性好，與人體組織反應(yīng)很弱，鈦合金的密度小，彈性模量低，接近于天然骨。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，也用于制作牙根種植體等，呈現(xiàn)出良好的耐疲勞性能。當(dāng)前第62頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogoTi金屬和Ti合金的機(jī)械力學(xué)性能（ASTM，F(xiàn)136）商業(yè)用的純鈦和Ti-6Al-4V的機(jī)械力學(xué)性能如表所示，它們的彈性模量約為110GPa,大約是鈷基合金的一半。當(dāng)前第63頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo3.性能特點密度小，4.5g/cm3,僅為鐵基和鈷基合金的一半機(jī)械強(qiáng)度高，彈性模量低耐腐蝕性，和抗疲勞性能優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金硬度低，耐磨性能差生物相容性好當(dāng)前第64頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo4.生物相容性鈦是目前已知的生物親和性最好的金屬之一，其表面易形成致密的二氧化鈦鈍化膜，組織反應(yīng)輕微凝膠狀態(tài)的二氧化鈦膜具有誘導(dǎo)體液中鈣、磷離子沉積生成磷灰石的能力，表現(xiàn)出一定的生物活性和骨性結(jié)合能力彈性模量較低，力學(xué)相容性好當(dāng)前第65頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo5.加工工藝（雙真空或惰性氣體保護(hù)）自耗電極熔練，需嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量精密鑄造，精密鍛造或采用軋制材料固溶處理和時效處理改善力學(xué)性能鈦的冶練和成型加工比其它金屬材料困難當(dāng)前第66頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo6.性能問題硬度較低，耐磨性差彈性模量仍然偏高，約為骨的4－10倍含有毒性元素表面高溫離子氮化離子注入當(dāng)前第67頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo釩，在骨，肝，腎，脾等器官聚集，毒性反應(yīng)主要與磷酸鹽的生化代謝有關(guān)影響Na+,K+,Ca2+和H+的濃度以及ATP酶的作用毒性超過Ni和Cr鋁，以鋁鹽的形式積蓄在體內(nèi)導(dǎo)致器官的損傷，引起骨軟化，貧血和神經(jīng)紊亂等癥狀當(dāng)前第68頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo純鈦具有優(yōu)異的生物相容性，主要臨床表現(xiàn)在1.鈦表面與組織具有良好的生物反應(yīng)，無毒，不致癌，不致畸，不誘發(fā)變態(tài)反應(yīng)2.鈦不產(chǎn)生炎癥當(dāng)前第69頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo鈦基合金：Ti-6Al-4V,Ti-5Al-2.5FeTi-6Al-7Nb,新型β鈦合金1.

無毒，質(zhì)輕，強(qiáng)度高，生物相容性好，耐腐蝕，生物相容性好2.含有“Al”元素，會導(dǎo)致器官的損傷，引起骨軟化，貧血，和神經(jīng)紊亂等癥狀鈦合金人工髖關(guān)節(jié)當(dāng)前第70頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo研發(fā)現(xiàn)狀世界上每年有近千噸醫(yī)用型鈦及鈦合金材料用于制造人體植入物，其中80%是Ti-6Al-4V隨著醫(yī)用型鈦合金Ti-6Al-4V應(yīng)用發(fā)展，開發(fā)出具有高斷裂韌性，低裂紋擴(kuò)展的低間隙元素開型Ti-6Al-4VEL1鈦合金積極開發(fā)無鋁、新型鈦合金，如Ti-13Nb-13Zr鈦合金（ASTMF1713－1996），Ti-12Nb-6Zr-2Fe（ASTMF1813－1996）

從綜合性能、良好的變形加工與價格定位上看，Ti-6Al-4V合金，仍然是至今為止，最為理想的人體植入物金屬材料

當(dāng)前第71頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo鈦制金屬件（有上百種）當(dāng)前第72頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo五形狀記憶合金自1951年美國首次報道Au-Cd（金-鎘）合金具有形狀記憶效應(yīng)以來，目前已發(fā)現(xiàn)有20多種記憶合金，其中以鎳鈦（Ni-Ti）合金在臨床上應(yīng)用最大它在不同的溫度下表現(xiàn)為不同的金屬結(jié)構(gòu)相。如低溫時為單斜結(jié)構(gòu)相，高溫時為立方體結(jié)構(gòu)相，前者柔軟可隨意變形，如拉直式屈曲，而后者剛硬，可恢復(fù)原來的形狀，并在形狀恢復(fù)過程中產(chǎn)生較大的恢復(fù)力當(dāng)前第73頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo當(dāng)前第74頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo形狀記憶合金可以分為三種單程記憶效應(yīng)雙程記憶效應(yīng)全程記憶效應(yīng)

當(dāng)前第75頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo特點：奇特的形狀記憶功能、質(zhì)輕、磁性微弱、強(qiáng)度較高、耐疲勞性能、高回彈性和生物相容性好等應(yīng)用：管腔狹窄的治療（喉氣管狹窄、食管狹窄、膽道狹窄、尿道狹窄及閉鎖等）：支架安入管腔狹窄的部位后，能將狹窄管腔撐開，并與管壁相貼緊，固定好；其生物相容性好，長期安放對黏膜無明顯損傷；其高回彈性能順應(yīng)管道的彎曲，對人體刺激小口腔科：用這種材料做成的種植牙具有齒槽骨切口小，固定牢靠等優(yōu)點骨科：人工關(guān)節(jié)，斷骨連接、彎曲脊柱矯正血管外科：治療主動脈瘤、冠狀動脈和椎動脈狹窄等

當(dāng)前第76頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo純金屬鉭（Ta）六醫(yī)用鉭、鈮、鋯材料鉭是化學(xué)活性很高的金屬，在生量或其它環(huán)境中，甚至在缺氧的的狀態(tài)下，其表面都能立即生成一層化學(xué)性能穩(wěn)定的鈍化膜，從而使鉭具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗生理腐蝕性，并且具有良好的生物相容性。鉭植入骨內(nèi)能與周圍生成的新骨直接接觸。最近有研究表明，多孔金屬鉭在其表面進(jìn)行生物活化處理后，植物動物體內(nèi)，孔內(nèi)有新骨生成，具有誘導(dǎo)成骨性，這表明金屬鉭具有優(yōu)良的生物學(xué)性能。鉭合金的機(jī)械力學(xué)性能當(dāng)前第77頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo純金屬鈮（Nb）鈮合金的機(jī)械力學(xué)性能鈮為難熔金屬，鈮和鉭的化學(xué)性質(zhì)很相似，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性能。醫(yī)用鈮一般采用高純鈮，鈮在醫(yī)學(xué)方面與鉭類似，如修復(fù)顱骨和骨髓內(nèi)釘?shù)?，由于其來源和?jīng)濟(jì)等原因，醫(yī)用鈮的用途受到很大的限制。當(dāng)前第78頁\共有86頁\編于星期四\19點CompanyLogo純金屬鉑（Pt）鉑是一種銀白色金屬，晶體結(jié)構(gòu)為面心立方鉑具有高熔點，高沸點和低蒸氣壓的特點常見的鉑合金有鉑銥合金，鉑金合金和鉑銀合金。它們均具有極好的抗蝕性能和物理化學(xué)穩(wěn)定性。用鉑及其合金制造的微探針，廣泛用于人體神經(jīng)系統(tǒng)的各種植入性檢測和修復(fù)用的電子裝置，心臟起博器等鉑及其合金的力學(xué)性能較差，及其成本較高，限制