Udvikling, klassificering og status af medicinsk titanium og biologisk titanium legering materialer

20 Midten af århundredet, begynder med en titanium legering baseret medicinsk metal materialer i human krop hårdt væv af kirurgiske implantater og humant væv (herunder hjerte-kar-, perifere vaskulære og ikke-vaskulære såsom lever, galdegang, urinveje, osv.) i interventionelle behandling viste en unik og fantastisk helbredende virkning, og titanium legering kunstige led, tandimplantat, intravaskulære stent og hjerteklapper med kinesiske medicinske enheder med titanium legering materiale forskning og udvikling , produktion og anvendelse, og den typiske repræsentant for medicinsk udstyr produkter kommer ud, er af epokegørende betydning for udviklingen af medicinsk og revolutionerende bidrag til klinisk behandling fra primære enkle "reparation, ortopædisk behandling" til at stige til et højere niveau Den "udskiftning" behandling af væv og organer har i høj grad forbedret folks livskvalitet og overvinde manglen på kun at forlade sig på narkotikabehandling for større sygdomme i fortiden.

titanium alloy

1. Udviklingen historie titanium legering materialer i Kina

I begyndelsen af 1970'erne begyndte Kina at indføre indenlandske titanium og titanium legering produkter. I mange hospitaler i Beijing, titanium og titanium legering kunstige knogler og led er blevet brugt til klinisk behandling og forskning, og hofteled, albue fælles og underkæbe er blevet fremstillet til klinisk behandling af patienter. Samtidig, nogle hospitaler og selskab med den simulerede kropsvæske nedsænkning test og elektrokemiske anodisering eksperimenter og korrosion kinetik kurve måling, bevist, at titanium og titanium legering kunstige knogler og samlinger, der anvendes i den menneskelige krop har fremragende korrosionsbestandighed, den biologiske reaktion er også små, er en ideel medicinsk implantater, den implanterede knogle og fælles mekaniske egenskaber er blevet bestemt , at styrken af titanium og titanium legering opfylder kravene i den menneskelige krop implantater.


Siden midten af 1980'erne er antallet af titaniummaterialer, der anvendes til fremstilling af menneskelige kropsimplantater, steget i Kina, blandt hvilke udviklingen og anvendelsen af titanium form hukommelseslegering har nået det internationale avancerede niveau. I midten af 1990'erne, indenlandske titanium og titanium legering forarbejdning materialer blev udbredt i ortopædi kirurgi, neurokirurgi, hjerte-kar-system, oral og maxillofacial kirurgi, menneskelige eksterne kultur maskine, osv. I de seneste 5 år er et stort antal indenlandske virksomheder blevet til produktion af titanium og rustfrit stål og andre menneskelige implantater. Ved hjælp af titanium og titanium legering fremstilling af lårbenshoved, hofte, humerus, kranium, knæ, albue, skulderled, fælles, kæbe og hjerteklapper, nyre adskiller membranen, blodkar expander, krydsfiner, protese, fastgørelse skruer og andre hundredvis af transplanteret ind i kroppen af metallet, har opnået den gode effekt, gav en høj evaluering af den medicinske profession.


2. Klassificering og egenskaber ved biomedicinske titaniumlegeringsmaterialer

Biomedicinsk titanium legering materiale er en slags funktionelt strukturelt materiale, der anvendes i biomedicinsk teknik. Det er hovedsageligt anvendes i produktion og fremstilling af kirurgiske implantater og ortopædiske instrumenter. Ifølge professionelle standarder for kirurgiske implantater og ortopædiske enheder titanium legering materialer kan klassificeres som "kirurgiske implantat materialer" i "metal" kategori, og titanium legering materialer i de aktive kirurgiske implantater, aktive kirurgiske implantater og ortopædiske enheder i de tre typer af medicinsk udstyr, kan fungere som en hjerte-kar-, knogle og led, ledben, ryg, ortopædiske udstyr, pacemakere og defibrillatorer , cochlear implantater, nerve stimulator, og andre indlejrede produkter af råvarer. Biomedicinsk titanium legering mikrostruktur efter materialetype kan klassificeres som alpha titanium legering (såsom ren titanium serie), alpha + beta type (såsom Ti6Al4V) og beta type titanium legering titanium legering (såsom Ti12Mo6Zr2Fe) og fire kategorier, observatoriet form hukommelse legering sammenlignet med medicinsk rustfrit stål og kobolt base legering, de er andelen af små, høj specifik styrke , lavere elastisk modulus, korrosionsbestandighed, let at bearbejde, og god biokompatibilitet, osv.


3. Forsknings- og udviklingsstatus for biomedicinske titaniumlegeringsmaterialer

Udviklingen af biomedicinsk titanium og dets legeringer kan opdeles i tre gange: ren titanium og Ti6A14V repræsenteret den første æra, er anden gang T qiao A12.5 Fe og Ti6A17Nb repræsenteret ved den nye d + B type legering, tredje gang er en udvikling og udvikle bedre biokompatibilitet og lavere elastiske modulus titanium æra, med studiet af B type titanium legering er den mest udbredte.


1) Den første generation af biologisk titanium legering, repræsenteret ved ren titanium og Ti6A14V, er den første titanium legering, der skal anvendes på dette område. På nuværende tidspunkt er den kliniske erfaring med at bruge rene titaniumimplantater relativt moden, men kommerciel ren titanium kan ikke give de omfattende mekaniske egenskaber, der kræves af medicinske bærende materialer, såsom lav styrke og dårlig slidstyrke af ren titanium, som begrænser dets anvendelse. Selvom koldbearbejdning kan øge styrken af ren titanium, kan det ikke opfylde de praktiske behov. Som et resultat, folk begyndte at overveje at bruge titanium legeringer. Ti6A14V er blevet den første titanium legering indført inden for biomaterialer på grund af sin fremragende biokompatibilitet og gode omfattende mekaniske egenskaber, og er langt den største titanium legering i biomedicinske enheder.


2) Den anden generation af nye Type Q + B legeringer repræsenteret ved Ti6A17Nb og Ti6A17Nb På grund af den potentielle giftige element V indeholdt i Ti6M4V, to nye typer af "Q + B" medicinsk titanium legeringer, TiSAl2.5Fe og Ti6A17Nb, blev udviklet i Europa i midten af 1980'erne.


Ti6A17Nb svarer til den anerkendte "almægtige" Ti6A14V legering i mekaniske egenskaber. Det er et sikkert og lovende kunstigt biomedicinsk implantatmateriale, som blev udviklet med succes af Schweiz i 1989. Eksperter og forskere fra forskellige lande har gennemført dybdegående undersøgelser af denne sikre og lovende biomedicinske titanium legering i forskellige aspekter.


4. Produktionsstatus for titaniumlegeringsmaterialer til medicinsk udstyr i Kina

I 1992 udstedte Kina den første nationale standard for titanium og titanium legering forarbejdning materialer til kirurgiske implantater GB/T13810-1992, som markerede begyndelsen på Kinas professionelle produktion af titanium legering råvarer til medicinsk udstyr. Men 20 år senere, selv om den nationale standard er blevet revideret to gange, kan Kina kun producere ren titanium (kinesisk mærke TA1 ~ TA4, amerikanske mærke Gr1 ~ Gr4), Ti6Al4V (kinesisk mærke TC4, amerikanske mærke Gr5 eller Ti64), og Ti6Al7Nb (kinesisk mærke TC20). Der er ikke medtaget titaniumlegering i den nationale standard, som vist i tabel 1. Indtil nu, ren titanium og Ti6Al4V titanium legering er stadig den største og mest udbredte traditionelle vigtigste materialer til kirurgiske implantater i verden, tegner sig for mere end 80% af det globale biomedicinske titanium legering marked.


I øjeblikket, titanium og titanium legering forarbejdning materialer til kirurgiske implantater produceret i Kina omfatter plade (0,8 ~ 25mm tykkelse), bar og wire (1 ~ 90mm diameter), og leveringstilstanden kan være koldvalset, varmt forarbejdet og udglødet. Den nye nationale standard GB/T13810-2007 er fastsat i titanium legering forarbejdningsmateriale i den kemiske sammensætning, mekaniske egenskaber og mikrostruktur af samme med USA ASTM F136-02A krav, men samtidig også øget mikrostruktur rating, sektion svind sats og plade, bar ultralyd inspektion og andre yderligere tekniske krav. Selv om Kinas nationale standard klart fastsat, at Ti6Al4V titanium legering mikrostruktur bør være i overensstemmelse med A1 ~ A9 A + B bifasisk mikrostruktur, de fleste af indenlandske titanium materialer, der leveres var grove korn A3 ~ A5 mikrostruktur med dårlig kvalitet stabilitet. Og USA importerede titanium mikrostruktur kan opnå fin krystallisering A1 til A3, bar diameter på 15 mm under den lille specifikation kan nå klasse A1 (såsom akse af en og b fase korn størrelse mindre end 10 mikron), således har stærk sejhed, korrosionsbestandighed og mekanisk skæring ydeevne, dette forårsager vores land kunstige led, tandimplantat, spinal interne fiksering system og andre high-end medicinsk udstyr produkter forarbejdning stadig brug for et stort antal importerede udenlandske høj kvalitet Ti6Al4V titanium legering materiale, og indenlandske medicinsk titanium vigtigste opfylde indenlandske mid-range af medicinsk udstyr produkter såsom knogleplade og knogleskruer, osv. I 2008, Produktionen af titanium svamp og titanium materiale i Kina rangeret første og anden i verden henholdsvis, og forbruget af titanium materiale tegnede sig for andenpladsen i verden, bliver en stor titanium industrielle land efter Rusland, USA og Japan. Forbruget af titanium materiale i USA og Rusland er primært til nationalt forsvar og militær, mens Kina og Japan er primært til industriel og civil brug.