在人體內外傷、腫瘤造成的骨、關節損傷，采用醫用鈦棒、醫用鈦絲、醫用鈦板制造人工關節、接骨板和螺釘，現已廣泛應用于臨床。還用于髖關節（包括股骨頭）、膝關節、肘關節、掌指關節、指間關節、下頜骨、人造椎體（脊柱矯形器）、心臟啟博器外殼、人工心臟（心臟瓣膜）、人工種植牙、鈦鎳牙齒正畸器以及鈦網在頭蓋骨整形方面等。

對于植入材料的要求可以歸為三方面：鈦棒、鈦絲、鈦鍛件、鈦板與人體的生物相容性、材料在人體環境中的耐腐蝕性和材料的力學性能，作為長期植入材料有下列7項具體要求：

①耐腐蝕；

②生物相容性；③優越的力學和疲勞性能；

④韌性；

⑤低的彈性模量；

⑥在組合體中有好的耐磨性；

⑦令人滿意的價格。

外科植入物材料主要有:金屬、聚合物、陶瓷等，金屬材料又包括不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金。

 

材料性能與骨性能的比較和植入物材料的特性比較見表1和表2，從表2中可以看出植入物材料的特性。不銹鋼價格低廉，易于加工，但耐腐蝕性和生物相容性不如鈦合金；鈷鉻合金的耐腐蝕性比鈦合金好，但密度較大；鈦及鈦合金棒、絲、板等材料由于有比強度高、生物相容性和耐體液腐蝕性好等特點，正日益受到重視。鈦合金的不足之處在于耐磨性差，難于鑄造、加工性能也差。

表1 材料性能與骨性能比較

材料	Ti	Ti-6Al-4V	Ti-6Al-7Nb	Co-Cr合金	骨
伸長率/%	10-15	10-15	10-15	15	0.5
抗拉強度/MPa	550-750	1000-1120	≥900	1400-1600	≥250
疲勞強度/MPa	≥400	500-600	620-700	600-870	≥200
彈性模量/GPa	10.5	≥11.0	≥11.0	≥21.0	2.5

表2 三種植入物材料的特性比較

材料	不銹鋼 （SUS316L）	鈷鉻合金 （Co-Cr合金）	鈦合金 （Ti-6Al-4V）
強度	中	良	良
比強度	中	良	優
彈性模量	中	中	良
耐蝕性	差	中	良
耐磨性	中	良	差
耐腐蝕疲勞	中	中	良
生物相容性	差	中	良
加工性能	優	中	中

純金屬以及金屬與合金的細胞毒性和生物相容性中，有毒的元素有V、Ni、Co;無毒元素有Ti、Nb、Zr、Ta、Sn、Pd等，并具有良好生物相容性；Mo、Fe、Au及316L不銹鋼、Co-Cr合金等具有某種程度的生物相容性。作為合金化元素V、Cr、Ni等長期埋入人體內，有可能溶解成自由的單體進入體液中，從而造成對生物體的毒害，所以最終選擇的合金元素有6種，即Ti、Nb、Ta、Mo、Zr及Sn。

現有醫用（外科植入物用）鈦及鈦合金棒、絲、板有以下幾類：

①工業純鈦；

②Ti6Al4V和Ti-6Al-4VELI合金；

③Ti-6Al-7Nb合金；

④新型β型鈦合金；

⑤Ti-Ni合金

醫用（外科植入物用）鈦及鈦合金牌號見表3

表3 醫用（外科植入用）鈦及鈦合金牌號

1、純鈦Pure Titanium（ASTM F67、GB/T 13810-2007、ISO 5832-2）:Gr1,2,3,4	9、Ti-13Nb-13Zr:近β態
2、Ti-6Al-4V ELI(ASTM F136、ASTM F620、GB/T 13810-2007):α+β態	10、Ti-12Mo-6Zr-2Fe:β態
3、Ti-6Al-4V（ISO 5832-3,GB/T 13810-2007）:α+β態	11、Ti-15Mo:β態
4、Ti-6Al-7Nb(ASTM F1295):α+β態	12、Ti-16Nb-10Hf:β態
5、Ti-5Al-2.5Fe(ISO 5832-10):α+β態	13、Ti-15Mo-5Zr-3Al:β態
6、Ti-5Al-3Mo-4Zr:α+β態	14、Ti-15Mo-3Nb:β態
7、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd:α+β態	15、Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr:β態
8、Ti-15Zr-4Nb-2Ta-0.2Pd:α+β態	16、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr:β態

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tag標簽:鈦合金,鈦

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