发布日期：2019-7-18 22:12:03
在人体内外伤、肿瘤造成的骨、关节损伤，采用医用钛棒、医用钛丝、医用钛板制造人工关节、接骨板和螺钉，现已广泛应用于临床。还用于髋关节（包括股骨头）、膝关节、肘关节、掌指关节、指间关节、下颌骨、人造椎体（脊柱矫形器）、心脏启博器外壳、人工心脏（心脏瓣膜）、人工种植牙、钛镍牙齿正畸器以及钛网在头盖骨整形方面等。
对于植入材料的要求可以归为三方面：钛棒、钛丝、钛锻件、钛板与人体的生物相容性、材料在人体环境中的耐腐蚀性和材料的力学性能，作为长期植入材料有下列7项具体要求：
①耐腐蚀；
②生物相容性；③优越的力学和疲劳性能；
④韧性；
⑤低的弹性模量；
⑥在组合体中有好的耐磨性；
⑦令人满意的价格。
外科植入物材料主要有:金属、聚合物、陶瓷等，金属材料又包括不锈钢、钴基合金和钛基合金。
材料性能与骨性能的比较和植入物材料的特性比较见表1和表2，从表2中可以看出植入物材料的特性。不锈钢价格低廉，易于加工，但耐腐蚀性和生物相容性不如钛合金；钴铬合金的耐腐蚀性比钛合金好，但密度较大；钛及钛合金棒、丝、板等材料由于有比强度高、生物相容性和耐体液腐蚀性好等特点，正日益受到重视。钛合金的不足之处在于耐磨性差，难于铸造、加工性能也差。
表1 材料性能与骨性能比较
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材料
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Ti
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Ti-6Al-4V
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Ti-6Al-7Nb
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Co-Cr合金
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骨
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伸长率/%
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10-15
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10-15
|
10-15
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15
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0.5
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抗拉强度/MPa
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550-750
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1000-1120
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≥900
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1400-1600
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≥250
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疲劳强度/MPa
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≥400
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500-600
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620-700
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600-870
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≥200
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弹性模量/GPa
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10.5
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≥11.0
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≥11.0
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≥21.0
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2.5
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表2 三种植入物材料的特性比较
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材料
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不锈钢 （SUS316L）
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钴铬合金 （Co-Cr合金）
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钛合金 （Ti-6Al-4V）
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强度
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中
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良
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良
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比强度
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中
|
良
|
优
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弹性模量
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中
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中
|
良
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耐蚀性
|
差
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中
|
良
|
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耐磨性
|
中
|
良
|
差
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耐腐蚀疲劳
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中
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中
|
良
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生物相容性
|
差
|
中
|
良
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加工性能
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优
|
中
|
中
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纯金属以及金属与合金的细胞毒性和生物相容性中，有毒的元素有V、Ni、Co;无毒元素有Ti、Nb、Zr、Ta、Sn、Pd等，并具有良好生物相容性；Mo、Fe、Au及316L不锈钢、Co-Cr合金等具有某种程度的生物相容性。作为合金化元素V、Cr、Ni等长期埋入人体内，有可能溶解成自由的单体进入体液中，从而造成对生物体的毒害，所以最终选择的合金元素有6种，即Ti、Nb、Ta、Mo、Zr及Sn。
现有医用（外科植入物用）钛及钛合金棒、丝、板有以下几类：
①工业纯钛；
②Ti6Al4V和Ti-6Al-4VELI合金；
③Ti-6Al-7Nb合金；
④新型β型钛合金；
⑤Ti-Ni合金
医用（外科植入物用）钛及钛合金牌号见表3
表3 医用（外科植入用）钛及钛合金牌号
| 1、纯钛Pure Titanium（ASTM F67、GB/T 13810-2007、ISO 5832-2）:Gr1,2,3,4 | 9、Ti-13Nb-13Zr:近β态 |
| 2、Ti-6Al-4V ELI(ASTM F136、ASTM F620、GB/T 13810-2007):α+β态 | 10、Ti-12Mo-6Zr-2Fe:β态 |
| 3、Ti-6Al-4V（ISO 5832-3,GB/T 13810-2007）:α+β态 | 11、Ti-15Mo:β态 |
| 4、Ti-6Al-7Nb(ASTM F1295):α+β态 | 12、Ti-16Nb-10Hf:β态 |
| 5、Ti-5Al-2.5Fe(ISO 5832-10):α+β态 | 13、Ti-15Mo-5Zr-3Al:β态 |
| 6、Ti-5Al-3Mo-4Zr:α+β态 | 14、Ti-15Mo-3Nb:β态 |
| 7、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd:α+β态 | 15、Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr:β态 |
| 8、Ti-15Zr-4Nb-2Ta-0.2Pd:α+β态 | 16、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr:β态 |