Vývoj, klasifikace a stav lékařských materiálů z titanu a biologických titanových slitin

20 V polovině století, začíná s titanové slitiny na bázi lékařských kovových materiálů v lidském těle tvrdé tkáně chirurgických implantátů a lidské tkáně (včetně kardiovaskulárních, periferních cévních a nevaskulárních, jako jsou játra, žlučovod, močové traktu, atd.) v intervenční léčbě ukázala jedinečný a úžasný léčebný účinek, a titanové slitiny umělé klouby, zubní implantát, intravaskulární styčný a srdeční chlopně s čínskými zdravotnickými prostředky s titanovým slitinovým materiálem výzkumu a vývoje , výroba a aplikace, a typický zástupce zdravotnických prostředků výrobků vyjít, je epochální význam pro rozvoj lékařské a revoluční příspěvek ke klinické léčbě z primární jednoduché "opravy, ortopedické léčby" stoupat na vyšší úroveň "náhradní" léčba tkání a orgánů výrazně zlepšila kvalitu života lidí a překonat nedostatek spoléhat pouze na léčbu drogové závislosti na závažných onemocněních v minulosti.

titanium alloy

1. Historie vývoje materiálů z titanových slitin v Číně

Na počátku sedmdesátých let začala Čína přijímat domácí výrobky z titanu a titanové slitiny. V mnoha nemocnicích v Pekingu, titan a titanové slitiny umělé kosti a klouby byly použity pro klinickou léčbu a výzkum, a kyčelní kloub, loketní kloub a čelisti byly vyrobeny pro klinickou léčbu pacientů. Ve stejné době, některé nemocnice a společnost simulované tělesné tekutiny ponoření test a elektrochemické eloxemizace experimenty a měření korozní kinetiky křivky, prokázal, že titan a titanové slitiny umělé kosti a klouby používané v lidském těle má vynikající odolnost proti korozi, biologická reakce jsou také malé, je ideální lékařské implantáty, implantované kosti a klouby mechanické vlastnosti byla stanovena , že pevnost titanové a titanové slitiny splňuje požadavky implantátů lidského těla.


Od poloviny osmdesátých let se v Číně zvýšil počet titanových materiálů použitých při výrobě implantátů lidského těla, mezi nimiž vývoj a aplikace slitiny titanového tvaru dosáhly mezinárodní pokročilé úrovně. V polovině devadesátých let byly materiály pro zpracování domácího titanu a titanové slitiny široce používány v ortopedické chirurgii, neurochirurgii, kardiovaskulárním systému, ústní a maxilofaciální chirurgii, přístroji na vnější kultivaci člověka atd. V posledních 5 letech se velké množství domácích podniků stalo podniky vyrábějícími titan a nerezovou ocel a další lidské implantáty. Pomocí titanu a titanové slitiny výroby femorální hlavy, kyčle, pažní kosti, lebky, kolena, lokte, ramenního kloubu, kloubu, čelisti a srdečních chlopní, ledviny rozlišuje membránu, expandér krevních cév, překližku, protézu, upevňovací šrouby a další stovky transplantovaných do těla kovu, získal dobrý účinek, dal vysoké hodnocení lékařskou profesí.


2. Klasifikace a charakteristiky materiálů z biomedicínských materiálů z titanové slitiny

Biomedicínský materiál z titanové slitiny je druh funkčního konstrukčního materiálu používaného v biomedicínském inženýrství. Používá se hlavně při výrobě a výrobě chirurgických implantátů a ortopedických nástrojů. Podle odborných standardů chirurgických implantátů a ortopedických zařízení materiály z titanové slitiny mohou být klasifikovány jako "chirurgické implantační materiály" v kategorii "kov" a materiály z titanové slitiny v aktivních chirurgických implantátech, aktivní chirurgické implantáty a ortopedické přístroje ve třech typech zdravotnických zařízení, mohou působit jako kardiovaskulární, kostní a kloubní, kloubní kosti, páteř, ortopedické vybavení, kardiostimulátory a defibrilátory , kochleární implantáty, nervový stimulátor a další vložených surovin. Biomedicínská titanová slitina slitiny materiálu může být klasifikována jako alfa titanová slitina (jako je čistá titanová řada), alfa + beta typ (jako ti6Al4V) a beta typ titanové slitiny titanu (jako je Ti12Mo6Zr2Fe) a čtyři kategorie, slitina tvaru paměti observatoře ve srovnání se zdravotně novou oceli a slitinou kobaltové základny, jsou podílem malé, vysoké specifické pevnosti , nižší elastický modul, odolnost proti korozi, snadné obrábění a dobrá biokompatibilita atd.


3. Stav výzkumu a vývoje biomedicínských materiálů z titanové slitiny

Vývoj biomedicínského titanu a jeho slitin lze rozdělit na třikrát: čistý titan a Ti6A14V představovaly první éru, je to podruhé T qiao A12.5 Fe a Ti6A17Nb reprezentované novou slitinou typu d + B, potřetí je vývoj a vývoj lepší biokompatibility a nižší elastické moduly titanové éry, se studiem slitiny titanu typu B je nejrozšířenější.


1) První generace biologické titanové slitiny, reprezentovaná čistým titanem a Ti6A14V, je první titanovou slitinou, která má být použita v této oblasti. V současné době jsou klinické zkušenosti s používáním čistých titanových implantátů poměrně zralé, ale komerční čistý titan nemůže poskytnout komplexní mechanické vlastnosti požadované lékařskými nosné materiály, jako je nízká pevnost a špatná odolnost proti opotřebení čistého titanu, což omezuje jeho použití. I když obrábění za studena může zvýšit pevnost čistého titanu, nemůže uspokojit praktické potřeby. V důsledku toho lidé začali uvažovat o použití slitin titanu. Ti6A14V se stala první titanovou slitinou zavedenou do oblasti biomateriálů díky své vynikající biokompatibilitě a dobrým komplexním mechanickým vlastnostem a je zdaleka největší titanovou slitinou v biomedicínských zařízeních.


2) Druhá generace nových slitin typu Q+B reprezentovaných slitinami Ti6A17Nb a Ti6A17Nb Vzhledem k potenciálnímu toxickému prvku V obsaženému v Ti6M4V byly v Evropě vyvinuty dva nové typy lékařských slitin titanu "Q+B", TiSAl2.5Fe a Ti6A17Nb.


Ti6A17Nb je podobný uznávané "všemocné" slitině Ti6A14V v mechanických vlastnostech. Jedná se o bezpečný a slibný materiál umělého biomedicínského implantátu, který byl úspěšně vyvinut Švýcarskem v roce 1989. Odborníci a vědci z různých zemí provedli hloubkové studie o této bezpečné a slibné biomedicínské slitiny titanu v různých aspektech.


4. Stav výroby materiálů z titanových slitin pro zdravotnické prostředky v Číně

V roce 1992 vydala Čína první národní standard materiálů pro zpracování titanových a titanových slitin pro chirurgické implantáty GB/T13810-1992, což znamenalo začátek čínské profesionální výroby surovin ze slitiny titanu pro zdravotnické prostředky. Ale o 20 let později, i když národní standard byl revidován dvakrát, Čína může vyrábět pouze čistý titan (čínská značka TA1 ~ TA4, americká značka Gr1 ~ Gr4), Ti6Al4V (čínská značka TC4, americká značka Gr5 nebo Ti64) a Ti6Al7Nb (čínská značka TC20). Do národní normy nebyla zahrnuta žádná slitina titanu, jak je uvedeno v tabulce 1. Dosud jsou čisté titanové a ti6Al4V titanové slitiny stále největším a nejpoužívanějším tradičním hlavním materiálem pro chirurgické implantáty na světě, což představuje více než 80% celosvětového trhu s biomedicínnou slitinou titanu.


V současné době, titan a titanové slitiny zpracování materiálů pro chirurgické implantáty vyrobené v Číně patří deska (0,8 ~ 25 mm tloušťka), bar a drát (1 ~ 90 mm průměr), a stav dodávky může být válcované za studena, horké zpracované a žíhané. Nová národní norma GB/T13810-2007 stanovena v materiálu zpracování titanové slitiny v chemickém složení, mechanické vlastnosti a mikrostruktury stejné se Spojenými státy ASTM F136-02A požadavky, ale zároveň také zvýšil akretury hodnocení, sekce smršťování rychlost a deska, bar ultrazvukové kontroly a dalších dodatečných technických požadavků. Ačkoli čínská národní norma jasně stanovila, že mikrostruktura ze slitiny titanu Ti6Al4V by měla odpovídat mikrostruktuře A1 ~ A9 A + B bifázické mikrostruktury, většina dodávaných domácích titanových materiálů byla hrubá zrna A3 ~ A5 mikrostruktura se špatnou stabilitou kvality. A Spojené státy dovážené titanové mikrostruktury může dosáhnout jemné krystalizace A1 až A3, bar průměr 15 mm pod malou specifikací může dosáhnout stupně A1 (jako je osa a b velikost zrna fáze méně než 10 mikronů), a tak má silnou houževnatost, odolnost proti korozi a mechanické řezání výkon, to způsobuje, že naše země umělé klouby, zubní implantát, páteřní vnitřní fixační systém a další high-end lékařské vybavení zpracování stále potřebuje velké množství dovezených zahraničních vysoce kvalitní Ti6Al4V titanové slitiny materiálu, a domácí lékařské titanu hlavní splňují domácí střední-rozsah zdravotnických zařízení výrobků, jako jsou kostní desky a kostní šrouby, atd. V roce 2008 se výroba titanových houb a titanového materiálu v Číně umístila na prvním a druhém místě na světě a spotřeba titanového materiálu představovala druhé místo na světě a stala se hlavní průmyslovou zemí titanu po Rusku, Spojených státech a Japonsku. Spotřeba titanového materiálu ve Spojených státech a Rusku je především pro národní obranu a armádu, zatímco Čína a Japonsko jsou určeny především pro průmyslové a civilní použití.