钛镍记忆合金在矫形外科方面的应用
栏目:行业资讯 发布时间:2019-12-25
       我国钛储量占世界首位,已探明的钛矿藏总量占世界的48%,从资源角度来讲,中国有着发展钛工业良好的物资保证条件。近年来我国钛产业发展较快,2008年钛加工材产量为27737吨,是2000年2206吨
       我国储量占世界首位,已探明的钛矿藏总量占世界的48%,从资源角度来讲,中国有着发展钛工业良好的物资保证条件。近年来我国钛产业发展较快,2008年钛加工材产量为27737吨,是2000年2206吨的12.6倍,钛生产量已仅次于美国和俄罗斯,位居世界第三。钛在我国医学医疗领域应用也在不断扩大,目前在牙科、制药设备方面较为普遍,已得以推广,在移植、矫形及器械方面还需进一步加强。综上所述,钛由于具有其他金属无法比拟的优良性能和生物亲合性,在医疗医学方面应用越来越广泛,给人们带来了幸福和希望,衷心期望钛在医疗医学领域应用继续不断扩大和发展,为世界人民造福。
  金属植入体最重要的性能是成形型、机加性和抛光性,在预期的寿命期内必须保持功能,在经受疲劳、磨耗、腐蚀和冲击载荷时不会劣化,钛及钛合金符合全部上述要求。人工关节及人工骨替代材料应具备以下几个基本性质:轻质高强材料,具有生物相容性、耐蚀性,植入物在体内所发生的组织反应不引起材料的劣化,重复应力引起的疲劳、破损少等性质。最早使用的牙托粉、聚丙烯、有机玻璃等人工关节材料的强度低、易折、生物相容性较差。后来改用不锈钢,但不锈钢的比重较大,约为人体骨骼比重的2倍,而且在体内受体液作用会出现腐蚀和断裂。Co-Cr合金也是一种极好的人工关节材料,但遗憾的是,钴、元素均对人体有毒。而钛和钛合金的比重小(与人骨的比重相近)、强度大、机械加工好、耐蚀性能优异,是一种理想的人工关节材料。用钛做人造骨,细胞可在其上再生,骨骼可以生长,钛与人体骨、上皮、缔造组织都具有良好的亲合性。为了改善与人骨连接的植入材表面质量,对粗化表面进行生物陶瓷层也是较为有效的方法。目前,钛及钛合金已广泛用于人工骨关节、人工骨、接头脚板、断骨固定器、骨髓内钉、人工心脏瓣膜、头盖骨等。据统计,中国每年对钛合金人工关节的需求量超过5000套, 临床应用效果良好。
  外科用移植材料规定使用的钛材以纯钛和Ti-6Al-4VELI合金为主。最近,与人体亲合性良好的移植材料Ti-6Al-7Nb及Ti-13Nb1-13Zr也取得了ASTM标准认可。医用钛合金弹性模量比不锈钢更接近于人体骨骼,适用于人体矫形手术中。在矫形外科方面,多使用钛形状记忆合金。研究表明NT-SMA是集耐磨、耐腐、形状记忆效应、伪弹性和声阻尼等性能与一体的新材料,在骨科的应用日趋广泛,除了常用的接骨板、髓内针、下颌骨内固定、脊柱侧弯矫正等外,上海长海医院又对NT-SMA进行了系列设计与临床应用,如NT-聚髌器、NT-弧叉钉、NT-弓形器、NT-飞蜓器(专为骶骨重建而设计)等,取得了满意的疗效。
  “记忆合金”就是钛和镍组成的合金。这种合金制成预先确定的形状再经定型处理后若受外力变形,只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金目前已在不少领域得到应用。打开时间隧道去追寻揭秘“记忆合金”的神秘性。1963年,美国海军军械实验室奉命研制一种新式装备。试验中实验人员领到一些弯曲的钛镍合金丝,他们觉得使用起来很不方便,就将钛镍合金丝拉直。试验中,当温度升高时,这些已经被拉直的钛镍合金丝突然全部恢复到原来弯曲的形状,并且和原来一模一样。实验人员百思不得其解,反复作了多次试验,结果完全一样,这就是时下人们想知道并感兴趣的记忆合金。
  人的大脑有记忆功能,人通过大脑的记忆可以把学到的知识积累起来,产生知识变革,就像如今的知识经济那样去推进人类社会的进步和发展。同样,“记忆合金”犹如人的大脑,已有了“英雄用武之地”,在军事、航天、医学等领域得到广泛应用,其中最着名的例子当是“阿波罗”11号带到月球上的天线。它是用极薄的记忆合金在正常情况按预定要求做成天线,然后降低温度把它压成一团,装进登月舱带到月球上。在阳光的照射下,天线又“记”起了自己本来的面貌,变成巨大的半球形。据报道,由于钛镍合金成本昂贵,长期未能进入民用领域。现在却不一样了,科学家正在努力使这种贵重金属实现平民化,他们已成功地将“记忆钛”的形变温度调到体温范围。用它生产的妇女文胸托垫,平时柔软如丝,戴上后就会遇热挺起。科学家还用它做成食道支架,对失去进食功能的食道癌患者来说,“记忆钛”食道架能在喉部膨胀成新的食道。必要时只要向食道里加上冰块,“食道”又会遇冷收缩,从而可轻易取出。1986年荣获第六届中国电影金鸡奖最佳科教片《崛起的第三金属--钛》中有这样一组镜头,就是用“记忆钛”造出的汽车外壳,然后进行撞击试验,外壳被撞变形之后,浇上一桶热水,被撞变形的部位就恢复到原来的形状了。记忆合金“钛”神奇了,恐怕《西游记》里具有七十二般变化的孙悟空也只能是望钛兴叹了。