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医用金属材料
16/11/09
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
人体环境特点
体液是质量分数约为1%的NaCl、少
量其它盐类及有机化合物的充气溶液。
有人说人体与温暖的海水相似。
在人体的不同部位,甚至同一部位不同时刻,人体组织内体液的成分不一样。
电化学腐蚀的基本规律对人体环境中的植入材料的腐蚀完全适用。
人体体液环境
由体液
构成
多种多样的
电解质溶液
人体环境可能发生的腐蚀形式:
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。
均匀腐蚀
点腐蚀
电偶腐蚀
缝隙腐蚀
磨损腐蚀
腐蚀疲劳
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。
均匀腐蚀
点腐蚀
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。
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。
电偶腐蚀
缝隙腐蚀
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。
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。
磨损腐蚀
腐蚀疲劳
医用金属材料严格满足如下要求:
有足够的力学强度和抗疲劳性能
有极好的耐腐蚀性能,无磁性
必须无毒、无致癌性与过敏反应
具有良好的光洁度
4
1
2
3
材料易于制造,价格适当
5
常见医用金属材料及特点(优点)
纯钛和
钛合金
不锈钢
钴基
合金
形状记
忆合金
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
较硬富有弹性,、耐腐蚀、耐磨性、无毒。
无毒、质轻、强度高、生物相容性好优点
良好的耐腐蚀性能和综合力学性能,且加工工艺简便
耐腐蚀和力学性能综合衡量,它是最优良的材料之一
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。.
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。