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鈦及鈦合金作為人體植入物的優良性能

來源:鈦棒,鈦板,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-7-13 12:16:52
在人體中分布廣泛,正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg,其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞,使免疫力增強這一作用已被證實。鈦的特性本身具有高硬度且質輕之不會生銹變質、或致使金屬過敏之穩定金屬類。鈦具有特殊的電流特性,對人體會產生有益的生理作用且其化學性安定,不會發生經時性的變化或變質。在近10年來,生物醫用材料及制品的市場增長率一直保持在30%左右,預計未來10年-20年內,包括醫用金屬材料在內的醫療器械產業將達到醫藥制品市場規模,將成為21世紀世界經濟的支柱產業。世界人口近65億,據不完全統計,傷殘者接近4億,肢體傷殘者6000萬, 牙病患者20億,目前生物材料器件植入者僅有3500萬人,每年關節置換量約150 萬例,與實際需要置換者的數量相差甚遠。因此,生物醫用材料市場需求潛力巨大。而作為外科醫用金屬材料的首選——鈦及鈦合金需求也將大增,因此加大醫用鈦合金材料的研發力度勢在必行。生物醫用鈦材(基礎材料:醫用鈦板,醫用鈦棒,醫用鈦絲)是醫用材料科學的一個重要分支,主要用于治療或替代人體組織、器官或增進其功能、是具有高技術含量和高經濟價值的新型載體材料。當新的肌肉纖維環包在這些“鈦骨”上時,這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。
 
在生物醫用金屬材料中,鈦及鈦合金憑借優良的綜合性能,成為人工關節(髖、膝、肩、踝、肘、腕、指關節等)、骨創傷產品(髓內釘、鋼板、螺釘等)、 脊柱矯形內固定系統、牙種植體、牙托、牙矯形絲、人工心臟瓣膜、介入性心血管支架等醫用內植物產品的首選材料。目前,還沒有比鈦合金更好的金屬材料用于臨床。發達國家和世界知名體內植入物產品供應商都非常重視鈦合金的研發工作,推出了一系列新的醫用鈦合金材料,包括具有生物活性的鈦合金仿生材料,在醫用鈦合金材料的表面處理方面也做了很多專利性的設計與開發,賦予醫用鈦合金材料更好的生物活性以滿足人體的生理需要,從而達到使患者早日康復的目的。工業純鈦,是最早用于人體醫療用途的鈦合金。我國在1977年對某患者進行了工業純鈦人工股骨頭置換手術。30年后觀察發現,鈦假體球部表面光滑,直徑沒有明顯變化,用骨水泥固定鈦假體牢固,沒有松動和下沉,與髖臼配合良好,髖關節活動自如(包括屈、伸、外展、內收、內旋、外旋等),無疼痛感,長期療效良好。Ti-6A1-4V和Ti-6A1-4VELI合金,是比較成熟的鈦合金,廣泛應用于植入物材料。由于該合金含有毒元素釩,長期用于人體,恐有潛在有害影響。醫務界對此心存疑慮。第二代無釩醫用鈦合金。Ti-6Al-7Nb合金由瑞士    Sulzer醫學技術公司開發并投人臨床應用,證明其具有更好的生物相容性,于1987年被納人瑞士SN056512標準。國內由北京有色金屬研究院與寶雞有色金屬加工廠共同研制開發該合金,并通過醫學臨床應用試驗,該項目于2001年度獲中國有色金屬工業科學技術一等獎。此外,還有德國的Ti-5Al-2.5Fe合金、印度的Ti-5A1-1.5B合金,Ti-15Mo-5Zr-3Al、Ti-6Al-2Nb-lTa等。
 
近日,第四軍醫大學唐都醫院成功為一名胸骨腫瘤患者整體切除胸骨后換上了“私人訂制”的3D打印鈦合金胸骨,填補了3D打印鈦合金胸骨置換手術的空白。2014年6月,54歲的顧女士在其家鄉河南洛陽體檢時被診斷為胸骨腫瘤,隨后腫瘤組織不斷長大,進而由于腫瘤壓迫產生了疼痛、胸悶、氣短等癥狀。顧女士在家人的陪同下四處求醫問藥,然而大多數醫院表示只能切除胸骨。2015年4月,顧女士慕名來到第四軍醫大學唐都醫院。鈦胸骨據唐都醫院胸腔外科副主任王小平教授介紹,到醫院檢查后,發現患者胸骨腫瘤直徑約6-7cm,已經產生了壓迫癥狀。“傳統的胸骨切除手術后,患者的前胸部位會出現一個巨大的缺損,心臟就失去了‘防護’墻,擁抱一下都有可能傷及心臟。”王小平教授說,由于傳統的胸骨切除術會對患者的呼吸功能、外觀以及安全性等造成嚴重影響,所以經過充分的病情研討和與患者的溝通,專家組提出一個大膽的想法,決定運用3D打印技術,為患者量身定制一個3D打印鈦合金胸骨進行置換。據www.yukain.com.cn介紹,唐都醫院3D打印小組經過精密計算患者胸骨的大小、形狀等,充分研究討論,歷時一周,為患者設計出了手術使用的3D胸骨模型,并與西北工業大學凝固技術國家重點實驗室合作,為患者打印出了1:1鈦合金胸骨模型。隨后,又對該模型進行了一系列嚴密的醫學處理。“手術歷時2.5小時,對患者的胸骨進行了整體切除,置換了鈦合金胸骨,目前患者恢復良好,未發現任何并發癥。”王小平教授稱,根據專業機構檢索,該手術是世界首例針對胸骨腫瘤疾病,將3D打印的可植入性鈦合金胸骨植入人體,實現病變胸骨的整體置換的手術。該手術的成功意味著未來將會為更多的胸骨腫瘤患者帶來福音。
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