醫(yī)用鈦棒及鈦合金材料在國內的發(fā)展及應用特點概述

鈦是非常常見的物質，海綿鈦純度能達到99.9%。鈦合金產品的物理、化學性質十分穩(wěn)定，不會被人體吸收，與體液和藥品接觸也不會發(fā)生化學反應，也不會電離，也不與人體的肌肉骨骼發(fā)生反應，因而被人們稱為“親生物金屬”。因為鈦具有“親生物”性，鈦在人體內，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應。因此被廣泛用于制醫(yī)療器械，制造人體髖關節(jié)、膝關節(jié)、肩關節(jié)、脅關節(jié)、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。

金屬材料是最早用于臨床醫(yī)學的生物醫(yī)用材料，目前用于外科植入物和矯形器械的金屬材料主要包括不銹鋼、鈷基合金和鈦合金三大系列，它們占整個生物材料產品市場份額的 40% 左右。其中，鈦合金已廣泛應用于人體硬組織（包括人體軀干中所有的骨骼和牙齒）的缺損、創(chuàng)傷和疾病等修復、矯形及替代等治療。20 世紀中葉以來，以鈦合金為主的醫(yī)用金屬材料開始在人體硬組織的外科植入及人體軟組織（包括心腦血管、外周血管及非血管如肝臟、膽道、尿道等）的介入治療方面顯示出獨特而神奇的療效，而鈦合金人工關節(jié)、牙種植體、血管內支架和心臟瓣膜等具有中國醫(yī)療器械用鈦合金材料研發(fā)、生產與應用、及典型代表性的醫(yī)療器械產品的問世，對醫(yī)學的發(fā)展具有劃時代的意義和革命性貢獻，使得臨床治療從初級的簡單“修復、矯形”治療上升到更高層次的組織與器官的“替代式”治療，極大改善和提高了人們的生活質量，克服了以往重大疾病 只能單純依靠藥物治療的不足。以下重點介紹國內醫(yī)用鈦及鈦合金材料的發(fā)展歷史、醫(yī)用鈦合金分類及特點、當前研發(fā)現(xiàn)狀。

1、 發(fā)展歷史

上世紀七十年代初，我國開始采用了國產鈦及鈦合金制品，在北京多家醫(yī)院，先后采用鈦及鈦合金人造骨頭與關節(jié)用于臨床治療應用和研究，制造的髖關節(jié)、肘關節(jié)、下頜骨等用于臨床治療病人。同時，一些醫(yī)院與公司的模擬人體體液的浸泡實驗，電化學陽極化實驗和腐蝕動力學曲線的測定，證明了鈦及鈦合金人造骨頭與關節(jié)用于人體具有優(yōu)異的耐腐蝕性，生物學反應也很小，是一種理想的人體植入物，對植入人體骨頭與關節(jié)進行力學性能也經過測定，認為鈦及鈦合金的強度滿足了人體植入物的要求。 上世紀八十年代中期以后，我國鈦材用于制造人體植入物的數(shù)量增加，其中鈦形狀記憶合金的開發(fā)與應用達到國際先進水平。到了九十年代中期，國產鈦及鈦合金加工材，在矯形外科、神經外科、心血管系統(tǒng)、口腔頜面外科、人體外培養(yǎng)機等方面廣泛應用。近５年，國內一大批企業(yè)成為鈦及不銹鋼等人體植入物生產企業(yè)。采用鈦及鈦合金制造的股骨頭、髖關節(jié)、肱骨、顱骨、膝關節(jié)、肘關節(jié)、肩關節(jié)、掌指關節(jié)、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘?shù)壬习俜N金屬件移植到人體中，取得了良好的效果，被醫(yī)學界給予了很高的評價。

2、分類及特點

生物醫(yī)用鈦合金材料是專指用于生物醫(yī)學工程的一類功能結構材料，主要用于外科植入物和矯形器械等產品的生產和制造。按照外科植入物和矯形器械專業(yè)標準，鈦合金材料可歸入“外科植入物用材料”中“金屬材料”一類，而鈦合金材料在非有源外科植入物、有源外科植入物和矯形器械三大類醫(yī)療器械中，可充當心血管、骨與關節(jié)、骨接合、脊柱、矯形器械、心臟起搏器與除顫器、耳蝸植入物、神經刺激器和其他植入產品的原材料。生物醫(yī)用鈦合金按材料顯微組織類型可分為 α 型鈦合金（如純鈦系列） 、α+β型鈦合金（如 Ti6Al4V 等）和 β 型鈦合金（如Ti12Mo6Zr2Fe 等）以及 TiNi 形狀記憶鈦合金四大類，與醫(yī)用不銹鋼和鈷基合金相比，它們具有 比重小、比強度高、彈性模量較低、耐腐蝕、易切削加工以及較好的生物相容性等特點。

3、研發(fā)現(xiàn)狀

生物醫(yī)用鈦及其合金的發(fā)展可分為三個時代：第一個時代以純鈦和Ti6A14V為代表，第二個時代是以T巧A12．5Fe和Ti6A17Nb為代表的新型d+B型合金，第三個時代則是一個開發(fā)與研制更好生物相容性和更低彈性模量鈦合金的時代，其中以對B型鈦合金的研究最為廣泛。 盡管現(xiàn)代意義上的生物醫(yī)學材料起源于20世紀40年代，其學科也僅形成于20世紀80年代，但生物醫(yī)用材料涉及億萬人的健康，是保障人類健康的必需品。生物醫(yī)用材料的應用不僅挽救了數(shù)以千萬計人的生命，使疾病得以早期發(fā)現(xiàn)和有效治疙并顯著降低了重大疾病的死亡率，同時，它對于改善人們的健康狀況和提高生活質量，具有重要的民用價值和社會意義。