Utveckling, klassificering och status för medicinsk titan och biologiska titanlegeringsmaterial

20 Mitten av århundradet, börjar med en titanlegering baserade medicinska metallmaterial i människokroppen hård vävnad av kirurgiska implantat och mänsklig vävnad (inklusive hjärt-, perifera vaskulära och icke-vaskulära såsom lever, gallgången, urinvägarna, etc.) i interventionell behandling visade en unik och fantastisk botande effekt, och titanlegering konstgjorda leder, tandimplantat, intravaskulär stent och hjärtventiler med kinesiska medicintekniska produkter med titanlegering material forskning och utveckling , produktion och tillämpning, och den typiska företrädare för medicinsk utrustning produkter kommer ut, är av epokgörande betydelse för utvecklingen av medicinsk och revolutionerande bidrag till klinisk behandling från primär enkel "reparation, ortopedisk behandling" att stiga till en högre nivå Den "ersättning" behandling av vävnader och organ har kraftigt förbättrat människors livskvalitet och övervinna bristen på att förlita sig endast på läkemedelsbehandling för större sjukdomar i det förflutna.

titanium alloy

1. Utvecklingen historia titanlegering material i Kina

I början av 1970-talet började Kina anta inhemska titan- och titanlegeringsprodukter. I många sjukhus i Peking, titan och titanlegering konstgjorda ben och leder har använts för klinisk behandling och forskning, och höftled, armbåge gemensamma och underkäken har tillverkats för klinisk behandling av patienter. Samtidigt visade vissa sjukhus och sällskap av det simulerade kroppsvätskenedsänkningstestet och elektrokemiska anodiseringsexperiment och korrosionskinetikkurvanmätning, att titan- och titanlegerings artificial ben och leder som används i människokroppen har utmärkt korrosionsbeständighet, den biologiska reaktionen är också små, är ett idealiskt medicinskt implantat, de implanterade ben- och ledmekaniska egenskaperna har fastställts , att styrkan hos titan- och titanlegeringen uppfyller kraven i människokroppsimplantaten.


Sedan mitten av 1980-talet har antalet titanmaterial som används vid tillverkning av mänskliga kroppsimplantat ökat i Kina, bland vilka utvecklingen och tillämpningen av titanform minneslegering har nått den internationella avancerade nivån. I mitten av 1990-talet, inhemska titan och titanlegering bearbetningsmaterial användes ofta i ortopedi kirurgi, neurokirurgi, hjärt-kärlsystemet, muntliga och maxillofacial kirurgi, mänskliga yttre kultur maskin, etc. Under de senaste 5 åren har ett stort antal inhemska företag blivit titan och rostfritt stål och andra mänskliga implantat produktion företag. Med hjälp av titan och titanlegering tillverkning av lårbenshuvud, höft, överarmsben, skalle, knä, armbåge, axelled, led, käke och hjärtklaffar, njure skiljer membranet, blodkärl expander, plywood, protes, fästskruvar och andra hundratals transplanteras in i kroppen av metallen, har fått den goda effekten, gav en hög utvärdering av läkarkåren.


2. Klassificering och egenskaper hos biomedicinska titanlegeringsmaterial

Biomedicinskt titanlegeringsmaterial är ett slags funktionellt konstruktionsmaterial som används inom medicinsk teknik. Det används främst vid tillverkning och tillverkning av kirurgiska implantat och ortopediska instrument. Enligt professionella standarder för kirurgiska implantat och ortopediska anordningar titanlegering material kan klassificeras som "kirurgiska implantatmaterial" i "metall" kategori, och titanlegering material i aktiva kirurgiska implantat, aktiva kirurgiska implantat och ortopediska enheter i de tre typerna av medicinsk utrustning, kan fungera som en hjärt-, ben och led, ledben, ryggrad, ortedic utrustning, pacemakers och defibrillatorer , cochleaimplantat, nervstimulator och andra inbäddade produkter av råvaror. Biomedicinsk titanlegering mikrostruktur efter materialtyp kan klassificeras som alfa titanlegering (såsom ren titan serie), alfa + betatyp (såsom Ti6Al4V) och beta typ titanlegering titanlegering titanlegering (såsom Ti12Mo6Zr2Fe) och fyra kategorier, observatoriet form minneslegering jämfört med medicinsk rostfritt stål och kobolt baslegering, de är andelen små, hög specifik styrka , lägre elastisk modul, korrosionsbeständighet, lätt att bearbeta, och god biokompatibilitet, etc.


3. Forsknings- och utvecklingsstatus för biomedicinska titanlegeringsmaterial

Utvecklingen av biomedicinsk titan och dess legeringar kan delas in i tre gånger: ren titan och Ti6A14V representerade den första eran, är andra gången T qiao A12.5 Fe och Ti6A17Nb representeras av den nya d + B typ legering, tredje gången är en utveckling och utveckla bättre biokompatibilitet och lägre elastisk modulus titan era, med studien av B typ titan alloy är den mest utbredda.


1) Den första generationen av biologisk titanlegering, representerad av ren titan och Ti6A14V, är den första titanlegering som ska tillämpas på detta område. För närvarande är den kliniska erfarenheten av att använda rena titanimplantat relativt mogen, men kommersiell ren titan kan inte ge de omfattande mekaniska egenskaper som krävs av medicinska bärande material, såsom låg hållfasthet och dålig slitstyrka av ren titan, vilket begränsar dess tillämpning. Även om kallbearbetning kan öka styrkan hos ren titan, kan den inte uppfylla de praktiska behoven. Som ett resultat började människor överväga att använda titanlegeringar. Ti6A14V har blivit den första titanlegeringen som introduceras inom biomaterial på grund av dess utmärkta biokompatibilitet och goda omfattande mekaniska egenskaper, och är den överlägset största titanlegeringen i biomedicinska enheter.


2) Den andra generationen av nya typ Q +B legeringar representeras av Ti6A17Nb och Ti6A17Nb På grund av den potentiella giftiga element V som finns i Ti6M4V, två nya typer av "Q + B" medicinsk titanlegeringar, TiSAl2.5Fe och Ti6A17Nb, utvecklades i Europa i mitten av 1980-talet.


Ti6A17Nb liknar den erkända "allsmäktiga" Ti6A14V legering i mekaniska egenskaper. Det är ett säkert och lovande artificiellt biomedicinskt implantatmaterial, som framgångsrikt utvecklades av Schweiz 1989. Experter och forskare från olika länder har genomfört djupgående studier om denna säkra och lovande biomedicinska titanlegering i olika aspekter.


4. Produktionsstatus för titanlegeringsmaterial för medicintekniska produkter i Kina

År 1992 utfärdade Kina den första nationella standarden för titan- och titanlegeringsbearbetningsmaterial för kirurgiska implantat GB/T13810-1992, vilket markerade början på Kinas professionella produktion av titanlegeringsråvaror för medicintekniska produkter. Men 20 år senare, även om den nationella standarden har reviderats två gånger, kan Kina bara producera ren titan (kinesiska märket TA1 ~ TA4, oss varumärke Gr1 ~ Gr4), Ti6Al4V (kinesiska märket TC4, amerikanska märket Gr5 eller Ti64), och Ti6Al7Nb (kinesiska märket TC20). Ingen titanlegering har inkluderats i den nationella standarden, som visas i tabell 1. Hittills är ren titan och Ti6Al4V titanlegering fortfarande den största och mest använda traditionella huvudmaterial för kirurgiska implantat i världen, som står för mer än 80% av den globala biomedicinska titanlegeringsmarknaden.


För närvarande, titan och titanlegering bearbetningsmaterial för kirurgiska implantat som produceras i Kina inkluderar platta (0,8 ~ 25mm tjocklek), bar och tråd (1 ~ 90mm diameter), och leveranstillståndet kan kallvalsade, varmförbearbetade och glödgade. Den nya nationella standarden GB/T13810-2007 som föreskrivs i titanlegering bearbetningsmaterial i kemisk sammansättning, mekaniska egenskaper och mikrostruktur av samma med USA ASTM F136-02A krav, men samtidigt också ökat mikrostruktur betyg, avsnitt krympning hastighet och platta, bar ultraljud inspektion och andra ytterligare tekniska krav. Även kinas nationella standard tydligt föreskrivs att Ti6Al4V titanlegering mikrostruktur bör överensstämma med A1 ~ A9 A + B bifasisk mikrostruktur, majoriteten av inhemska titan material som levereras var grova spannmål A3 ~ A5 mikrostruktur med dålig kvalitet stabilitet. Och USA importerade titan mikrostruktur kan uppnå fin kristallisering A1 till A3, bar diameter på 15 mm under den lilla specifikationen kan nå klass A1 (såsom axel av en och b fas kornstorlek mindre än 10 mikrometer), vilket har stark seghet, korrosionsbeständighet och mekanisk skärprestanda, detta orsakar vårt land konstgjorda leder, tandimplantat, spinal inre fixeringssystem och andra avancerade medicinska utrustning produkter bearbetning fortfarande behöver ett stort antal importerade utländska högkvalitativa Ti6Al4V titanlegering material, och inhemska medicinska titan huvudsakliga uppfyller inhemska mellanregister av medicinsk utrustning produkter såsom benplåt och benskruvar, etc. Under 2008, Produktionen av titan svamp och titan material i Kina rankas första och andra i världen respektive, och konsumtionen av titanmaterial stod för andra plats i världen, blir en stor titan industriland efter Ryssland, USA och Japan. Konsumtionen av titanmaterial i USA och Ryssland är främst för nationellt försvar och militär, medan Kina och Japan huvudsakligen är för industriellt och civilt bruk.