檢測不銹鋼材質的儀器
由于不銹鋼合金多樣化的獨特性能,因而成為了現代醫(yī)學領域中不可或缺的材料.所需具備要的材料特性包括:對體液有良好的抗腐蝕性,生物相容性,優(yōu)良的強重比,抗疲勞性和低磁化率.生物相容性一詞較難定義,可以簡單地描述為:在人體的特定環(huán)境中發(fā)揮適當作用的能力.
但是,傳統(tǒng)的不銹鋼材料無法達到如此嚴格的性能要求,例如:要達到關節(jié)植入物的耐磨性要求,通常需要使用Co-Cr合金.在其它應用中,由于鈦合金有助于促進骨整合,使植入物與骨組織完美附著,從而受到市場青睞.瑞典科學家Brnemark是率先采用骨整合的先驅之一,他在60年代中期開始將含鈦的牙科植入物用于牙科醫(yī)學.
心血管支架是一種比較特殊的應用,基于
鎳和鈦的形狀記憶合金成功地應用于心血管支架.該領域市場龐大,應用種類繁多,在此無法逐一描述.我們把關注點集中在其中一些應用上.特殊合金在醫(yī)療行業(yè)中的應用主要分為以下三個領域:牙科和外科器械,、心血管以及康復醫(yī)學.傳統(tǒng)的
不銹鋼基本上用于器械和創(chuàng)傷.
牙科
牙科和外科器械的種類繁多,包括鉸刀,、鉤子、鉗子,、牽開器,、螺絲刀、手術刀片,、解剖刀和手術針.在器械應用方面,傳統(tǒng)
不銹鋼(主要是奧氏體
不銹鋼和馬氏體
不銹鋼)通常能夠發(fā)揮令人滿意的性能.而我們在此要介紹的是沉淀硬化
不銹鋼Sandvik Nanoflex,其具有獨特的性能,是嚴格地為達到手術針的應用需求而量身設計的,該應用要求材料具備
高強度和高延展性.
圖:由沉淀硬化不銹鋼Sandvik Nanoflex制成的不同尺寸的縫合針
沉淀物使硬化的馬氏體基質具備更高的強度,從而實現了超過3000MPa的拉伸強度.由于具有高強度,、高延展性及良好的邊緣保持性,該材料不僅適用于縫合針,也可用于鉆頭、螺絲刀,、龍頭,、鉸刀和刺血針.
心血管
心血管器械的應用包括:起搏器和ICD(植入式心律轉復除顫器)引線、心血管支架,、導絲系統(tǒng),、感應線、人造心瓣膜,、醫(yī)用導管和心血管牽開器.在一些應用中,如:
導絲和感應線,304型和316型奧氏體不銹鋼能夠發(fā)揮令人滿意的性能.但是心血管器械通常需要采用特殊的合金,如F562 (一種含 35% 鈷,、35% 鎳, 20% 鉻、10% 鉬的合金), ASTM B684 (一種含10% 或 20% 銥的鉑銥合金)或含貴金屬芯的復合材料.由于其具有抗腐蝕性能,、高強度和抗疲勞性能,F562也可用于支架,、起搏器和ICD引線.
圖:帶引線的起搏器.通常由鉑芯和F562外層組成.
圖:收縮式和擴張式外周動脈支架.形狀記憶是指可以在某個溫度下經受形變,然后在"形變溫度"下經加熱恢復到原始無變形狀態(tài)的能力.來自維基百科.
康復
隨著人口預期壽命的延長以及世界人口數量的增長,人體置換植入物的市場需求越來越大.置換植入的部位包括臀部、膝蓋,、肩膀,、手腕和肘部.適宜的材料為奧氏體不銹鋼(ASTM F138, 高氮ASTM F1586),鈦合金(主要是Ti-6Al-4V)或鈷基合金(如ASTM F75).由于鈦及其合金的彈性較軟,更接近于骨頭的彈性,所以不易因疲勞而失效.鋼釘通常由Ti-6Al-4V制成.影響材料選擇的因素是成本和患者的年齡.植入物對創(chuàng)傷狀態(tài)起到重要的作用,如:事故后的骨修復和骨支撐.此類植入物通常由鈦或不銹鋼制成.
圖:X射線圖像顯示了膝蓋完全置換(左邊)和膝蓋部分置換(右邊).上部是股骨部位,下部是脛骨部位.聚合材料植入物在X射線圖像中不可見.
圖:手術前膝蓋植入物組件展示.
醫(yī)療器械的議題是豐富的,無法在短篇文章中全面介紹.我們的目的只不過是展示出醫(yī)療領域的一些例子,來強調
不銹鋼合金在提高生活質量方面有著重要作用.
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