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不銹鋼合金在醫療行業(yè)中的應用

日期：2024-07-11 10:13

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摘要： 不銹鋼合金在醫療行業(yè)中的應用 由于不銹鋼合金多樣化的獨特性能，因而成為了現代醫學(xué)領(lǐng)域中不可或缺的材料。所需具備要的材料特性包括：對體液有良好的抗腐蝕性，生物相容性，優(yōu)良的強重比，抗疲勞性和低磁化率。生物相容性一詞較難定義，可以簡(jiǎn)單地描述為：在人體的特定環(huán)境中發(fā)揮適當作用的能力。  但是，傳統的不銹鋼材料無(wú)法達到如此嚴格的性能要求，例如：要達到關(guān)節植入物的耐磨性要求，通常需要使用Co-Cr合金。在其它應用中，由于鈦合金有助于促進(jìn)骨整合，使植入物與骨組織**附著(zhù)，從而受到市場(chǎng)青睞。瑞典科學(xué)家Br?nemark是率先采用骨整合的先驅之一，他在60年代中期開(kāi)始將含鈦的牙科植入物用于牙科醫學(xué)。 心血管支架是一種比較特殊的應用，基于鎳和鈦的形狀記憶合金成功地應用于心血管支架。該領(lǐng)域市場(chǎng)龐大，應用種類(lèi)繁多，在此無(wú)法逐一描述。我們把關(guān)注點(diǎn)集中在其中一些應用上。特殊合金在醫療行業(yè)中的應用主要分為以下三個(gè)領(lǐng)域：牙科和外科器械、心血管以及康復醫學(xué)。傳統的不銹鋼基本上用于器械和創(chuàng )傷。 牙科  牙科和外科器械的種類(lèi)繁多，包括鉸刀、鉤子、鉗子、牽開(kāi)器、螺絲刀、手術(shù)刀片、解剖刀和手術(shù)針。在器械應用方面，傳統不銹鋼（主要是奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼）通常能夠發(fā)揮令人滿(mǎn)意的性能。而我們在此要介紹的是沉淀硬化不銹鋼Sandvik Nanoflex，其具有獨特的性能，是嚴格地為達到手術(shù)針的應用需求而量身設計的，該應用要求材料具備高強度和高延展性。 沉淀物使硬化的馬氏體基質(zhì)具備更高的強度，從而實(shí)現了超過(guò)3000MPa的拉伸強度。由于具有高強度、高延展性及良好的邊緣保持性，該材料不僅適用于縫合針，也可用于鉆頭、螺絲刀、龍頭、鉸刀和刺血針。手術(shù)針示例參見(jiàn)圖1a，眼科手術(shù)如圖1b所示。眼睛是非常脆弱的器官，在操作時(shí)應格外小心。毫無(wú)疑問(wèn)，手術(shù)針必須具備高強度和高延展性才能確保手術(shù)萬(wàn)無(wú)一失。 心血管 心血管器械的應用包括：起搏器和ICD（植入式心律轉復除顫器）引線(xiàn)、心血管支架、導絲系統、感應線(xiàn)、人造心瓣膜、醫用導管和心血管牽開(kāi)器。在一些應用中，如：  導絲和感應線(xiàn)，304型和316型奧氏體不銹鋼能夠發(fā)揮令人滿(mǎn)意的性能。但是心血管器械通常需要采用特殊的合金，如F562 (一種含 35% 鈷、35% 鎳, 20% 鉻、10% 鉬的合金), ASTM B684 (一種含10% 或 20% 銥的鉑銥合金)或含貴金屬芯的復合材料。由于其具有抗腐蝕性能、高強度和抗疲勞性能，F562也可用于支架、起搏器和ICD引線(xiàn)。 收縮式和擴張式外周動(dòng)脈支架。形狀記憶是指可以在某個(gè)溫度下經(jīng)受形變，然后在“形變溫度”下經(jīng)加熱恢復到原始無(wú)變形狀態(tài)的能力。來(lái)自維基百科。       康復  隨著(zhù)人口預期壽命的延長(cháng)以及世界人口數量的增長(cháng)，人體置換植入物的市場(chǎng)需求越來(lái)越大。置換植入的部位包括臀部、膝蓋、肩膀、手腕和肘部。適宜的材料為奧氏體不銹鋼（ASTM F138, 高氮ASTM F1586），鈦合金（主要是Ti-6Al-4V）或鈷基合金（如ASTM F75）。由于鈦及其合金的彈性較軟，更接近于骨頭的彈性，所以不易因疲勞而失效。鋼釘通常由Ti-6Al-4V制成。影響材料選擇的因素是成本和患者的年齡。植入物對創(chuàng )傷狀態(tài)起到重要的作用，如：事故后的骨修復和骨支撐。此類(lèi)植入物通常由鈦或不銹鋼制成。 X射線(xiàn)圖像顯示了膝蓋完全置換（左邊）和膝蓋部分置換（右邊）。上部是股骨部位，下部是脛骨部位。聚合材料植入物在X射線(xiàn)圖像中不可見(jiàn)。 手術(shù)前膝蓋植入物組件展示。它們的位置在圖4b中可見(jiàn)。 醫療器械的議題是豐富的，無(wú)法在短篇文章中**介紹。我們的目的只不過(guò)是展示出醫療領(lǐng)域的一些例子，來(lái)強調不銹鋼合金在提高生活質(zhì)量方面有著(zhù)重要作用。在此我們用現實(shí)中的一個(gè)案例來(lái)進(jìn)行*后的論述。

不銹鋼合金在醫療行業(yè)中的應用

由于不銹鋼合金多樣化的獨特性能，因而成為了現代醫學(xué)領(lǐng)域中不可或缺的材料。所需具備要的材料特性包括：對體液有良好的抗腐蝕性，生物相容性，優(yōu)良的強重比，抗疲勞性和低磁化率。生物相容性一詞較難定義，可以簡(jiǎn)單地描述為：在人體的特定環(huán)境中發(fā)揮適當作用的能力。

但是，傳統的不銹鋼材料無(wú)法達到如此嚴格的性能要求，例如：要達到關(guān)節植入物的耐磨性要求，通常需要使用Co-Cr合金。在其它應用中，由于鈦合金有助于促進(jìn)骨整合，使植入物與骨組織**附著(zhù)，從而受到市場(chǎng)青睞。瑞典科學(xué)家Br?nemark是率先采用骨整合的先驅之一，他在60年代中期開(kāi)始將含鈦的牙科植入物用于牙科醫學(xué)。

心血管支架是一種比較特殊的應用，基于鎳和鈦的形狀記憶合金成功地應用于心血管支架。該領(lǐng)域市場(chǎng)龐大，應用種類(lèi)繁多，在此無(wú)法逐一描述。我們把關(guān)注點(diǎn)集中在其中一些應用上。特殊合金在醫療行業(yè)中的應用主要分為以下三個(gè)領(lǐng)域：牙科和外科器械、心血管以及康復醫學(xué)。傳統的不銹鋼基本上用于器械和創(chuàng )傷。

牙科

牙科和外科器械的種類(lèi)繁多，包括鉸刀、鉤子、鉗子、牽開(kāi)器、螺絲刀、手術(shù)刀片、解剖刀和手術(shù)針。在器械應用方面，傳統不銹鋼（主要是奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼）通常能夠發(fā)揮令人滿(mǎn)意的性能。而我們在此要介紹的是沉淀硬化不銹鋼Sandvik Nanoflex，其具有獨特的性能，是嚴格地為達到手術(shù)針的應用需求而量身設計的，該應用要求材料具備高強度和高延展性。

沉淀物使硬化的馬氏體基質(zhì)具備更高的強度，從而實(shí)現了超過(guò)3000MPa的拉伸強度。由于具有高強度、高延展性及良好的邊緣保持性，該材料不僅適用于縫合針，也可用于鉆頭、螺絲刀、龍頭、鉸刀和刺血針。手術(shù)針示例參見(jiàn)圖1a，眼科手術(shù)如圖1b所示。眼睛是非常脆弱的器官，在操作時(shí)應格外小心。毫無(wú)疑問(wèn)，手術(shù)針必須具備高強度和高延展性才能確保手術(shù)萬(wàn)無(wú)一失。

心血管

心血管器械的應用包括：起搏器和ICD（植入式心律轉復除顫器）引線(xiàn)、心血管支架、導絲系統、感應線(xiàn)、人造心瓣膜、醫用導管和心血管牽開(kāi)器。在一些應用中，如：

導絲和感應線(xiàn)，304型和316型奧氏體不銹鋼能夠發(fā)揮令人滿(mǎn)意的性能。但是心血管器械通常需要采用特殊的合金，如F562 (一種含 35% 鈷、35% 鎳, 20% 鉻、10% 鉬的合金), ASTM B684 (一種含10% 或 20% 銥的鉑銥合金)或含貴金屬芯的復合材料。由于其具有抗腐蝕性能、高強度和抗疲勞性能，F562也可用于支架、起搏器和ICD引線(xiàn)。

收縮式和擴張式外周動(dòng)脈支架。形狀記憶是指可以在某個(gè)溫度下經(jīng)受形變，然后在“形變溫度”下經(jīng)加熱恢復到原始無(wú)變形狀態(tài)的能力。來(lái)自維基百科。

康復

隨著(zhù)人口預期壽命的延長(cháng)以及世界人口數量的增長(cháng)，人體置換植入物的市場(chǎng)需求越來(lái)越大。置換植入的部位包括臀部、膝蓋、肩膀、手腕和肘部。適宜的材料為奧氏體不銹鋼（ASTM F138, 高氮ASTM F1586），鈦合金（主要是Ti-6Al-4V）或鈷基合金（如ASTM F75）。由于鈦及其合金的彈性較軟，更接近于骨頭的彈性，所以不易因疲勞而失效。鋼釘通常由Ti-6Al-4V制成。影響材料選擇的因素是成本和患者的年齡。植入物對創(chuàng )傷狀態(tài)起到重要的作用，如：事故后的骨修復和骨支撐。此類(lèi)植入物通常由鈦或不銹鋼制成。

X射線(xiàn)圖像顯示了膝蓋完全置換（左邊）和膝蓋部分置換（右邊）。上部是股骨部位，下部是脛骨部位。聚合材料植入物在X射線(xiàn)圖像中不可見(jiàn)。

手術(shù)前膝蓋植入物組件展示。它們的位置在圖4b中可見(jiàn)。

醫療器械的議題是豐富的，無(wú)法在短篇文章中**介紹。我們的目的只不過(guò)是展示出醫療領(lǐng)域的一些例子，來(lái)強調不銹鋼合金在提高生活質(zhì)量方面有著(zhù)重要作用。在此我們用現實(shí)中的一個(gè)案例來(lái)進(jìn)行*后的論述。

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不銹鋼合金在醫療行業(yè)中的應用