医用金属材料相关知识培训课件

医用金属材料相关知识
7
医用金属材料严格满足如下要求：
1 有足够的力学强度和抗疲劳性能
2 有极好的耐腐蚀性能 ,无磁性
3 必须无毒、无致癌性与过敏反应 4 具有良好的光洁度
5 材料易于制造 ,价格适当
医用金属材料相关知识
8
常见医用金属材料及特点（优点）
无毒、质轻、强 度高、生物相容 性好优点
纯钛和 钛合金
2 弹性模量低
为 108 500 MPa，仅为不锈钢的53%，植入人体 内与人体自然骨更接近，有利于接骨，能够减少 骨头对植入物的应力屏蔽效应。
3 无磁性
钛及钛合金是无磁性金属，不受电磁场和雷雨天 气的影响，这有利于使用后的人体安全。
医用金属材料相关知识
12
钛及钛合金的优势：
4 无毒性
钛及钛合金的无毒性，作为植入物对人体无毒 副作用。
医用金属材料相关知 识
医用金属材料
人体环境中对金属植入物的腐蚀 常见的金属植入材料 生物医用钛及钛合金
医用金属材料相关知识
2
人体环境可能发生的腐蚀形式：
均匀腐蚀 点腐蚀 电偶腐蚀
缝隙腐蚀 磨损腐蚀 腐蚀疲劳
还有其他的腐蚀形式，如晶间腐蚀（不锈钢最易 发生的腐蚀形式）、应力腐蚀、微动腐蚀等。
医用金属材料相关知识
材料学界专家积极开发无铝、钒的新型钛合金，如：Ti-13Nb-13Zr 钛合金（ ASTM F1713-1996）、Ti-12Nb-6Zr-2Fe钛合金（ AST M F1813-1996）、Ti-5Al-2.5Fe钛合金、Ti-6Al-7Nb钛合金
未证明 Ti-6Al-4V钛合金制品在人体中的危害作用，从综合性能、 良好的变形加工与价格定位上看，Ti-6Al-4V合金仍然是至今为 止最理想的人体植入物金属材料。
5 抗腐蚀性
在人体血液的浸泡环境中具有优异的耐腐蚀性，保 证了与人体血液及细胞组织的相容性好，作为植入 物不产生人体污染，不会发生过敏反应。
6
长期留置于人体内，会受到人体的弯曲、扭转、挤
Baidu Nhomakorabea
强度高、韧 压、肌肉收缩力等作用，要求植入物具有高的强度
性好 和韧性。钛合金，完全可以满足人体植入物的要求。
医用金属材料相关知识
医用金属材料相关知识
6
磨损腐蚀
磨损腐蚀是由于植入器件之间反复的相对的滑动所 造成的 表面磨损与腐蚀环境的综合作用结果。磨损 腐蚀造成点蚀坑或颗粒形状的斑疤。
腐蚀疲劳
腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力的共同作用下产生 的断裂现象。腐蚀疲劳裂纹总是从植入器件表面发生 ，所以可以对植入器件喷丸处理提高疲劳寿命。
4
均匀腐蚀
均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐 蚀的现象 。大面积发生，以金属离子形式进入人体 组织里的量还是相当可观，影响生物相容性，增加 病人的痛苦甚至危及生命。
点腐蚀
点腐蚀是一种腐蚀集中在金属（合金)表面数十微 米范围内且向纵深发展的腐蚀行式。形成条件： 钝化膜，特殊离子，电位差。
医用金属材料相关知识
5
电偶腐蚀
电偶腐蚀是由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异 种金属接触处的局部腐蚀 。在多个零件构成的植入 装置中，选用的材料不同就容易产生电偶腐蚀。手 术时也要注意。
缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是指连接处出现狭窄的缝隙，电解质溶液 进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并 且在缝内发生强烈局部腐蚀。多零件植入装置中， 大约有50%遭受缝隙腐蚀。
贵金属
良好的稳定性和 加工性能。因其 价格较贵,广泛应 用受到限制
不锈钢
良好的耐腐蚀 性能和综合力 学性能,且加 工工艺简便
形状记 忆合金
较硬富有弹性,可起到 矫形或支撑作用.其优 良的生物相容性、耐 腐蚀、耐磨性、无毒。
耐腐蚀和力学性能 综合衡量,它是最优 良的材料之一
钴基 合金
医用金属材料在诸多生物材料 中 ,由于具有较高强度和韧性 , 适用于修复和置换人体硬组。.
13
钛制金属件（有上百种）:
股骨头 肩关节 膝关节 紧固螺钉
假体 掌指关节
肘关节
夹板 髋关节
肾辨膜
血管 扩张器 颌骨
肱骨 心辨膜
颅骨
医用金属材料相关知识
14
研发现状：
据报道，世界上每年有近千吨医用型钛及钛合金材料用于制 造人体植入物，其中 80%的是Ti-6Al-4V钛合金。
随着医用型 Ti-6Al-4V钛合金应用发展，开发出具有高断裂韧性 ，低裂纹扩展的低间隙元素型Ti-6Al-4V ELI钛合金。
医用金属材料相关知识
15
Thank You !
16/11/09
医用金属材料相关知识
16
医用金属材料相关知识
9
骨折不愈，
钢板螺钉松 动。术后9 年左上臂再 次外伤，外 院进行钢板 取出外固定 架固定＋植 骨术。
医用金属材料相关知识
10
术后6个月，钛人工骨完全吸收，骨折愈合，患者左上臂 活动恢复正常
医用金属材料相关知识
11
钛及钛合金的优势：
1 质轻
20℃时密度为 4.5 g/cm3，仅为不锈钢的 56%。 植入人体内大幅度减轻了人体的负荷量，作为医 疗器械也减轻了医务人员操作负荷。