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不锈钢合金在医疗行业中的应用

日期：2024-05-27 02:07

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摘要： 不锈钢合金在医疗行业中的应用 由于不锈钢合金多样化的独特性能，因而成为了现代医学领域中不可或缺的材料。所需具备要的材料特性包括：对体液有良好的抗腐蚀性，生物相容性，优良的强重比，抗疲劳性和低磁化率。生物相容性一词较难定义，可以简单地描述为：在人体的特定环境中发挥适当作用的能力。 但是，传统的不锈钢材料无法达到如此严格的性能要求，例如：要达到关节植入物的耐磨性要求，通常需要使用Co-Cr合金。在其它应用中，由于钛合金有助于促进骨整合，使植入物与骨组织**附着，从而受到市场青睐。瑞典科学家Brånemark是率先采用骨整合的先驱之一，他在60年代中期开始将含钛的牙科植入物用于牙科医学。 心血管支架是一种比较特殊的应用，基于镍和钛的形状记忆合金成功地应用于心血管支架。该领域市场庞大，应用种类繁多，在此无法逐一描述。我们把关注点集中在其中一些应用上。特殊合金在医疗行业中的应用主要分为以下三个领域：牙科和外科器械、心血管以及康复医学。传统的不锈钢基本上用于器械和创伤。 牙科 牙科和外科器械的种类繁多，包括铰刀、钩子、钳子、牵开器、螺丝刀、手术刀片、解剖刀和手术针。在器械应用方面，传统不锈钢（主要是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢）通常能够发挥令人满意的性能。而我们在此要介绍的是沉淀硬化不锈钢Sandvik Nanoflex，其具有独特的性能，是严格地为达到手术针的应用需求而量身设计的，该应用要求材料具备高强度和高延展性。 沉淀物使硬化的马氏体基质具备更高的强度，从而实现了超过3000MPa的拉伸强度。由于具有高强度、高延展性及良好的边缘保持性，该材料不仅适用于缝合针，也可用于钻头、螺丝刀、龙头、铰刀和刺血针。手术针示例参见图1a，眼科手术如图1b所示。眼睛是非常脆弱的器官，在操作时应格外小心。毫无疑问，手术针必须具备高强度和高延展性才能确保手术万无一失。 心血管 心血管器械的应用包括：起搏器和ICD（植入式心律转复除颤器）引线、心血管支架、导丝系统、感应线、人造心瓣膜、医用导管和心血管牵开器。在一些应用中，如： 导丝和感应线，304型和316型奥氏体不锈钢能够发挥令人满意的性能。但是心血管器械通常需要采用特殊的合金，如F562 (一种含 35% 钴、35% 镍, 20% 铬、10% 钼的合金), ASTM B684 (一种含10% 或 20% 铱的铂铱合金)或含贵金属芯的复合材料。由于其具有抗腐蚀性能、高强度和抗疲劳性能，F562也可用于支架、起搏器和ICD引线。 收缩式和扩张式外周动脉支架。形状记忆是指可以在某个温度下经受形变，然后在“形变温度”下经加热恢复到原始无变形状态的能力。来自维基百科。 康复 随着人口预期寿命的延长以及世界人口数量的增长，人体置换植入物的市场需求越来越大。置换植入的部位包括臀部、膝盖、肩膀、手腕和肘部。适宜的材料为奥氏体不锈钢（ASTM F138, 高氮ASTM F1586），钛合金（主要是Ti-6Al-4V）或钴基合金（如ASTM F75）。由于钛及其合金的弹性较软，更接近于骨头的弹性，所以不易因疲劳而失效。钢钉通常由Ti-6Al-4V制成。影响材料选择的因素是成本和患者的年龄。植入物对创伤状态起到重要的作用，如：事故后的骨修复和骨支撑。此类植入物通常由钛或不锈钢制成。 X射线图像显示了膝盖完全置换（左边）和膝盖部分置换（右边）。上部是股骨部位，下部是胫骨部位。聚合材料植入物在X射线图像中不可见。 手术前膝盖植入物组件展示。它们的位置在图4b中可见。 医疗器械的议题是丰富的，无法在短篇文章中**介绍。我们的目的只不过是展示出医疗领域的一些例子，来强调不锈钢合金在提高生活质量方面有着重要作用。在此我们用现实中的一个案例来进行*后的论述。

不锈钢合金在医疗行业中的应用

由于不锈钢合金多样化的独特性能，因而成为了现代医学领域中不可或缺的材料。所需具备要的材料特性包括：对体液有良好的抗腐蚀性，生物相容性，优良的强重比，抗疲劳性和低磁化率。生物相容性一词较难定义，可以简单地描述为：在人体的特定环境中发挥适当作用的能力。

但是，传统的不锈钢材料无法达到如此严格的性能要求，例如：要达到关节植入物的耐磨性要求，通常需要使用Co-Cr合金。在其它应用中，由于钛合金有助于促进骨整合，使植入物与骨组织**附着，从而受到市场青睐。瑞典科学家Brånemark是率先采用骨整合的先驱之一，他在60年代中期开始将含钛的牙科植入物用于牙科医学。

心血管支架是一种比较特殊的应用，基于镍和钛的形状记忆合金成功地应用于心血管支架。该领域市场庞大，应用种类繁多，在此无法逐一描述。我们把关注点集中在其中一些应用上。特殊合金在医疗行业中的应用主要分为以下三个领域：牙科和外科器械、心血管以及康复医学。传统的不锈钢基本上用于器械和创伤。

牙科

牙科和外科器械的种类繁多，包括铰刀、钩子、钳子、牵开器、螺丝刀、手术刀片、解剖刀和手术针。在器械应用方面，传统不锈钢（主要是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢）通常能够发挥令人满意的性能。而我们在此要介绍的是沉淀硬化不锈钢Sandvik Nanoflex，其具有独特的性能，是严格地为达到手术针的应用需求而量身设计的，该应用要求材料具备高强度和高延展性。

沉淀物使硬化的马氏体基质具备更高的强度，从而实现了超过3000MPa的拉伸强度。由于具有高强度、高延展性及良好的边缘保持性，该材料不仅适用于缝合针，也可用于钻头、螺丝刀、龙头、铰刀和刺血针。手术针示例参见图1a，眼科手术如图1b所示。眼睛是非常脆弱的器官，在操作时应格外小心。毫无疑问，手术针必须具备高强度和高延展性才能确保手术万无一失。

心血管

心血管器械的应用包括：起搏器和ICD（植入式心律转复除颤器）引线、心血管支架、导丝系统、感应线、人造心瓣膜、医用导管和心血管牵开器。在一些应用中，如：

导丝和感应线，304型和316型奥氏体不锈钢能够发挥令人满意的性能。但是心血管器械通常需要采用特殊的合金，如F562 (一种含 35% 钴、35% 镍, 20% 铬、10% 钼的合金), ASTM B684 (一种含10% 或 20% 铱的铂铱合金)或含贵金属芯的复合材料。由于其具有抗腐蚀性能、高强度和抗疲劳性能，F562也可用于支架、起搏器和ICD引线。

收缩式和扩张式外周动脉支架。形状记忆是指可以在某个温度下经受形变，然后在“形变温度”下经加热恢复到原始无变形状态的能力。来自维基百科。

康复

随着人口预期寿命的延长以及世界人口数量的增长，人体置换植入物的市场需求越来越大。置换植入的部位包括臀部、膝盖、肩膀、手腕和肘部。适宜的材料为奥氏体不锈钢（ASTM F138, 高氮ASTM F1586），钛合金（主要是Ti-6Al-4V）或钴基合金（如ASTM F75）。由于钛及其合金的弹性较软，更接近于骨头的弹性，所以不易因疲劳而失效。钢钉通常由Ti-6Al-4V制成。影响材料选择的因素是成本和患者的年龄。植入物对创伤状态起到重要的作用，如：事故后的骨修复和骨支撑。此类植入物通常由钛或不锈钢制成。

X射线图像显示了膝盖完全置换（左边）和膝盖部分置换（右边）。上部是股骨部位，下部是胫骨部位。聚合材料植入物在X射线图像中不可见。

手术前膝盖植入物组件展示。它们的位置在图4b中可见。

医疗器械的议题是丰富的，无法在短篇文章中**介绍。我们的目的只不过是展示出医疗领域的一些例子，来强调不锈钢合金在提高生活质量方面有着重要作用。在此我们用现实中的一个案例来进行*后的论述。

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