鈦及鈦合金——人體植入物的理想材料

金屬材料作為生物醫(yī)用功能材料是材料科學(xué)的一個(gè)重要分支，用于人體植入物的歷史已有400余年。英國(guó)較早地使用了純金板修補(bǔ)顱骨、鑲牙，其后陸續(xù)使用了銀、鐵片、鐵絲及鐵基合金的固定骨折關(guān)節(jié)件。1930年以后，英國(guó)、美國(guó)使用鈷基合金作為人體植入物。第二次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)家使用了大量的不銹鋼作為人體植入物。20世紀(jì)50年代初，隨著稀有金屬工業(yè)的發(fā)展，加工態(tài)和鑄態(tài)的鈦、鈮、鋯作為人體植入物用于臨床實(shí)驗(yàn)。

1972年，我國(guó)開(kāi)始采用了國(guó)產(chǎn)鈦及鈦合金制品，北京積水潭醫(yī)院等20多家醫(yī)院，先后采用鈦及鈦合金人造骨頭與關(guān)節(jié)用于臨床治療應(yīng)用和研究，制造的髖關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、下頜骨等用于臨床治療病人。同時(shí)，華山醫(yī)院與上海冶金研究所的模擬人體體液的浸泡實(shí)驗(yàn)，電化學(xué)陽(yáng)極化實(shí)驗(yàn)和腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)的測(cè)定，證明了鈦及鈦合金人造骨頭與關(guān)節(jié)用于人體具有優(yōu)異的耐腐蝕性，生物學(xué)反應(yīng)也很小，是一種理想的人體植入物。復(fù)旦大學(xué)生物系人類(lèi)生理學(xué)研究組與上海第六人民醫(yī)院對(duì)植入人體骨頭與關(guān)節(jié)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)定，認(rèn)為鈦及鈦合金的強(qiáng)度滿(mǎn)足了人體植入物的要求。

世界各國(guó)的相關(guān)研究和大量的臨床治療實(shí)例，從深度和廣度上認(rèn)可鈦及鈦合金是迄今為止最理想的人體植入物金屬材料，被當(dāng)今醫(yī)療外科業(yè)列為繼不銹鋼、鈷基合金之后崛起的第三代金屬。

20世紀(jì)80年代中期以后，國(guó)產(chǎn)鈦及鈦合金加工材用于制造人體植入物的數(shù)量增加，其中鈦形狀記憶合金的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。到了90年代中期，國(guó)產(chǎn)鈦及鈦合金加工材，在矯形外科、神經(jīng)外科、心血管系統(tǒng)、口腔頜面外科、人體外培養(yǎng)機(jī)等方面廣泛應(yīng)用。近５年，又有天津市威曼生物材料有限公司、北京奧斯比利克新技術(shù)有限公司等一批企業(yè)成為鈦及不銹鋼等人體植入物生產(chǎn)企業(yè)。采用鈦及鈦合金制造的股骨頭、髖關(guān)節(jié)、肱骨、顱骨、膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、掌指關(guān)節(jié)、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴(kuò)張器、夾板、假體、緊固螺釘?shù)壬习俜N金屬件移植到人體中，取得了良好的效果，被醫(yī)學(xué)界給予了很高的評(píng)價(jià)。

人體植入物是與人的生命和健康密切相關(guān)的特殊的功能材料。同其它金屬材料相比較，使用鈦及鈦合金的優(yōu)勢(shì)主要有六點(diǎn)：

1、質(zhì)輕；2、彈性模量低；3、無(wú)磁性；4、無(wú)毒性；5、抗腐蝕性；6、強(qiáng)度高、韌性好。

鈦及鈦合金具有優(yōu)異的使用特性，被世界公認(rèn)是生物醫(yī)療領(lǐng)域中優(yōu)異的金屬材料，同使用不銹鋼、鈷基合金等金屬材料相比較，具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，發(fā)展空間很大。

據(jù)有關(guān)資料介紹，金屬材料作為人體植入物的用量逐漸增加。1990年以后，僅美國(guó)每年用于人體植入金屬件達(dá)到200萬(wàn)件以上，其中髓關(guān)節(jié)、股骨件占2.5％；歐洲市場(chǎng)對(duì)骨折外固定產(chǎn)品和內(nèi)固定產(chǎn)品的供需兩旺，以法國(guó)、德國(guó)、意大利和英國(guó)為主，2004年市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到2.8億美金，其中內(nèi)固定產(chǎn)品占85.7％。近10年來(lái)，生物醫(yī)用材料及制品的市場(chǎng)增長(zhǎng)率一直保持在20％～25％，預(yù)測(cè)未來(lái)10～15年，包括生物醫(yī)用材料在內(nèi)的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)化發(fā)展快，將達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)，成為世界經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。

醫(yī)用鈦及鈦合金材料的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被醫(yī)學(xué)界認(rèn)可，也被越來(lái)越多的患者接受，考慮到戰(zhàn)爭(zhēng)的因素、運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷的因素和人民生活水平提高的因素等，首選鈦及鈦合金作為人體植入物的增長(zhǎng)空間很大，勢(shì)必成為鈦應(yīng)用發(fā)展中新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。