醫(yī)用金屬材料醫(yī)用金屬材料課件

醫(yī)用金屬材料16/11/09醫(yī)用金屬材料16/11/09醫(yī)用金屬材料人體環(huán)境中對金屬植入物的腐蝕常見的金屬植入材料生物醫(yī)用鈦及鈦合金醫(yī)用金屬材料人體環(huán)境中對金屬植入物的腐蝕常見的金屬植入材料生2人體環(huán)境特點體液是質(zhì)量分數(shù)約為1%的NaCl、少量其它鹽類及有機化合物的充氣溶液。有人說人體與溫暖的海水相似。在人體的不同部位，甚至同一部位不同時刻，人體組織內(nèi)體液的成分不一樣。電化學腐蝕的基本規(guī)律對人體環(huán)境中的植入材料的腐蝕完全適用。人體體液環(huán)境由體液構(gòu)成多種多樣的電解質(zhì)溶液人體環(huán)境特點體液是質(zhì)量分數(shù)約為1%的NaCl、少在人體的不同3人體環(huán)境可能發(fā)生的腐蝕形式：還有其他的腐蝕形式，如晶間腐蝕（不銹鋼最易發(fā)生的腐蝕形式）、應(yīng)力腐蝕、微動腐蝕等。均勻腐蝕點腐蝕電偶腐蝕縫隙腐蝕磨損腐蝕腐蝕疲勞人體環(huán)境可能發(fā)生的腐蝕形式：還有其他的腐蝕形式，如晶間腐蝕（4均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。大面積發(fā)生，以金屬離子形式進入人體組織里的量還是相當可觀，影響生物相容性，增加病人的痛苦甚至危及生命。點腐蝕是一種腐蝕集中在金屬（合金)表面數(shù)十微米范圍內(nèi)且向縱深發(fā)展的腐蝕行式。形成條件：鈍化膜，特殊離子，電位差。均勻腐蝕點腐蝕均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。大面5縫隙腐蝕是指連接處出現(xiàn)狹窄的縫隙，電解質(zhì)溶液進入，使縫內(nèi)金屬與縫外金屬構(gòu)成短路原電池，并且在縫內(nèi)發(fā)生強烈局部腐蝕。多零件植入裝置中，大約有50%遭受縫隙腐蝕。電偶腐蝕是由于腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕。在多個零件構(gòu)成的植入裝置中，選用的材料不同就容易產(chǎn)生電偶腐蝕。手術(shù)時也要注意。電偶腐蝕縫隙腐蝕縫隙腐蝕是指連接處出現(xiàn)狹窄的縫隙，電解質(zhì)溶液進入，使縫內(nèi)金屬6腐蝕疲勞是指金屬材料在交變應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的斷裂現(xiàn)象。腐蝕疲勞裂紋總是從植入器件表面發(fā)生，所以可以對植入器件噴丸處理提高疲勞壽命。磨損腐蝕是由于植入器件之間反復(fù)的相對的滑動所造成的表面磨損與腐蝕環(huán)境的綜合作用結(jié)果。磨損腐蝕造成點蝕坑或顆粒形狀的斑疤。磨損腐蝕腐蝕疲勞腐蝕疲勞是指金屬材料在交變應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的斷裂現(xiàn)象。腐7醫(yī)用金屬材料嚴格滿足如下要求：有足夠的力學強度和抗疲勞性能有極好的耐腐蝕性能,無磁性必須無毒、無致癌性與過敏反應(yīng)具有良好的光潔度4123材料易于制造,價格適當5醫(yī)用金屬材料嚴格滿足如下要求：有足夠的力學強度和抗疲勞性能有8常見醫(yī)用金屬材料及特點（優(yōu)點）純鈦和鈦合金

不銹鋼鈷基合金

形狀記憶合金

貴金屬

良好的穩(wěn)定性和加工性能。因其價格較貴,廣泛應(yīng)用受到限制較硬富有彈性,可起到矯形或支撐作用.其優(yōu)良的生物相容性、耐腐蝕、耐磨性、無毒。無毒、質(zhì)輕、強度高、生物相容性好優(yōu)點良好的耐腐蝕性能和綜合力學性能,且加工工藝簡便耐腐蝕和力學性能綜合衡量,它是最優(yōu)良的材料之一醫(yī)用金屬材料在諸多生物材料中,由于具有較高強度和韌性,適用于修復(fù)和置換人體硬組。.常見醫(yī)用金屬材料及特點（優(yōu)點）純鈦和不銹鋼鈷基形狀9骨折不愈，鋼板螺釘松動。術(shù)后9年左上臂再次外傷，外院進行鋼板取出外固定架固定＋植骨術(shù)。骨折不愈，10術(shù)后6個月，鈦人工骨完全吸收，骨折愈合，患者左上臂活動恢復(fù)正常術(shù)后6個月，鈦人工骨完全吸收，骨折愈合，患者左上臂11鈦及鈦合金的優(yōu)勢：20℃時密度為4.5g/cm3，僅為不銹鋼的56%。植入人體內(nèi)大幅度減輕了人體的負荷量，作為醫(yī)療器械也減輕了醫(yī)務(wù)人員操作負荷。為108500MPa，僅為不銹鋼的53%，植入人體內(nèi)與人體自然骨更接近，有利于接骨，能夠減少骨頭對植入物的應(yīng)力屏蔽效應(yīng)。鈦及鈦合金是無磁性金屬，不受電磁場和雷雨天氣的影響，這有利于使用后的人體安全。1質(zhì)輕2彈性模量低3無磁性鈦及鈦合金的優(yōu)勢：20℃時密度為4.5g/cm3，僅為不12鈦及鈦合金的優(yōu)勢：鈦及鈦合金的無毒性，作為植入物對人體無毒副作用。在人體血液的浸泡環(huán)境中具有優(yōu)異的耐腐蝕性，保證了與人體血液及細胞組織的相容性好，作為植入物不產(chǎn)生人體污染，不會發(fā)生過敏反應(yīng)。長期留置于人體內(nèi)，會受到人體的彎曲、扭轉(zhuǎn)、擠壓、肌肉收縮力等作用，要求植入物具有高的強度和韌性。鈦合金，完全可以滿足人體植入物的要求。4無毒性5抗腐蝕性

6強度高、韌性好鈦及鈦合金的優(yōu)勢：鈦及鈦合金的無毒性，作為植入物對人體無毒副13髖關(guān)節(jié)鈦制金屬件（有上百種）:股骨頭肱骨顱骨肘關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)掌指關(guān)節(jié)頜骨心辨膜腎辨膜血管擴張器夾板假體緊固螺釘膝關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)鈦制金屬件（有上百種）:股骨頭肱骨顱骨肘關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)掌指14研發(fā)現(xiàn)狀：據(jù)報道，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%的是Ti-6Al-4V鈦合金。隨著醫(yī)用型Ti-6Al-4V鈦合金應(yīng)用發(fā)展，開發(fā)出具有高斷裂韌性，低裂紋擴展的低間隙元素型Ti-6Al-4VELI鈦合金。材料學界專家積極開發(fā)無鋁、釩的新型鈦合金，如：Ti-13Nb-13Zr鈦合金（ASTMF1713-1996）、Ti-12Nb-6Zr-2Fe鈦合金（ASTMF1813-1996）、Ti-5Al-2.5Fe鈦合金、Ti-6Al-7Nb鈦合金未證明Ti-6Al-4V鈦合金制品在人體中的危害作用，從綜合性能、