鈦合金在醫(yī)用方面的優(yōu)良性能
分類：新聞資訊 發(fā)布時間：2015-08-14 09:50:33 瀏覽量：
鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細胞，使免疫力增強這一作用已被證實。鈦的特性本身具有高硬度且質(zhì)輕之不會生銹變質(zhì)、或致使金屬過敏之穩(wěn)定金屬類。鈦具有特殊的電流特性，對人體會產(chǎn)生有益的生理作用且其化學性安定，不會發(fā)生經(jīng)時性的變化或變質(zhì)。在近10年來，生物醫(yī)用材料及制品的市場增長率一直保持在30％左右，預計未來10年-20年內(nèi)，包括醫(yī)用金屬材料在內(nèi)的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)將達到醫(yī)藥制品市場規(guī)模，將成為21世紀世界經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。世界人口近65億，據(jù)不完全統(tǒng)計，傷殘者接近4億，肢體傷殘者6000萬， 牙病患者20億，目前生物材料器件植入者僅有3500萬人，每年關(guān)節(jié)置換量約150 萬例，與實際需要置換者的數(shù)量相差甚遠。因此，生物醫(yī)用材料市場需求潛力巨大。而作為外科醫(yī)用金屬材料的首選――鈦及鈦合金需求也將大增，因此加大醫(yī)用鈦合金材料的研發(fā)力度勢在必行。生物醫(yī)用鈦材（基礎(chǔ)材料：醫(yī)用鈦板，醫(yī)用鈦棒，醫(yī)用鈦絲）是醫(yī)用材料科學的一個重要分支，主要用于治療或替代人體組織、器官或增進其功能、是具有高技術(shù)含量和高經(jīng)濟價值的新型載體材料。當新的肌肉纖維環(huán)包在這些“鈦骨”上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。
在生物醫(yī)用金屬材料中，鈦及鈦合金憑借優(yōu)良的綜合性能，成為人工關(guān)節(jié)(髖、膝、肩、踝、肘、腕、指關(guān)節(jié)等)、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品(髓內(nèi)釘、鋼板、螺釘?shù)?、 脊柱矯形內(nèi)固定系統(tǒng)、牙種植體、牙托、牙矯形絲、人工心臟瓣膜、介入性心血管支架等醫(yī)用內(nèi)植物產(chǎn)品的首選材料。目前，還沒有比鈦合金更好的金屬材料用于臨床。發(fā)達國家和世界知名體內(nèi)植入物產(chǎn)品供應(yīng)商都非常重視鈦合金的研發(fā)工作，推出了一系列新的醫(yī)用鈦合金材料，包括具有生物活性的鈦合金仿生材料，在醫(yī)用鈦合金材料的表面處理方面也做了很多專利性的設(shè)計與開發(fā)，賦予醫(yī)用鈦合金材料更好的生物活性以滿足人體的生理需要，從而達到使患者早日康復的目的。工業(yè)純鈦，是最早用于人體醫(yī)療用途的鈦合金。我國在1977年對某患者進行了工業(yè)純鈦人工股骨頭置換手術(shù)。30年后觀察發(fā)現(xiàn)，鈦假體球部表面光滑，直徑?jīng)]有明顯變化，用骨水泥固定鈦假體牢固，沒有松動和下沉，與髖臼配合良好，髖關(guān)節(jié)活動自如（包括屈、伸、外展、內(nèi)收、內(nèi)旋、外旋等），無疼痛感，長期療效良好。Ti-6A1-4V和Ti-6A1-4VELI合金，是比較成熟的鈦合金，廣泛應(yīng)用于植入物材料。由于該合金含有毒元素釩，長期用于人體，恐有潛在有害影響。醫(yī)務(wù)界對此心存疑慮。第二代無釩醫(yī)用鈦合金。Ti-6Al-7Nb合金由瑞士 Sulzer醫(yī)學技術(shù)公司開發(fā)并投人臨床應(yīng)用，證明其具有更好的生物相容性，于1987年被納人瑞士SN056512標準。國內(nèi)由北京有色金屬研究院與寶雞有色金屬加工廠共同研制開發(fā)該合金，并通過醫(yī)學臨床應(yīng)用試驗，該項目于2001年度獲中國有色金屬工業(yè)科學技術(shù)一等獎。此外，還有德國的Ti-5Al-2.5Fe合金、印度的Ti-5A1-1.5B合金，Ti-15Mo-5Zr-3Al、Ti-6Al-2Nb-lTa等。
近日，第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院成功為一名胸骨腫瘤患者整體切除胸骨后換上了“私人訂制”的3D打印鈦合金胸骨，填補了3D打印鈦合金胸骨置換手術(shù)的空白。2014年6月，54歲的顧女士在其家鄉(xiāng)河南洛陽體檢時被診斷為胸骨腫瘤，隨后腫瘤組織不斷長大，進而由于腫瘤壓迫產(chǎn)生了疼痛、胸悶、氣短等癥狀。顧女士在家人的陪同下四處求醫(yī)問藥，然而大多數(shù)醫(yī)院表示只能切除胸骨。2015年4月，顧女士慕名來到第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院。鈦胸骨據(jù)唐都醫(yī)院胸腔外科副主任王小平教授介紹，到醫(yī)院檢查后，發(fā)現(xiàn)患者胸骨腫瘤直徑約6-7cm，已經(jīng)產(chǎn)生了壓迫癥狀。“傳統(tǒng)的胸骨切除手術(shù)后，患者的前胸部位會出現(xiàn)一個巨大的缺損，心臟就失去了‘防護’墻，擁抱一下都有可能傷及心臟。”王小平教授說，由于傳統(tǒng)的胸骨切除術(shù)會對患者的呼吸功能、外觀以及安全性等造成嚴重影響，所以經(jīng)過充分的病情研討和與患者的溝通，專家組提出一個大膽的想法，決定運用3D打印技術(shù)，為患者量身定制一個3D打印鈦合金胸骨進行置換。據(jù)介紹，唐都醫(yī)院3D打印小組經(jīng)過精密計算患者胸骨的大小、形狀等，充分研究討論，歷時一周，為患者設(shè)計出了手術(shù)使用的3D胸骨模型，并與西北工業(yè)大學凝固技術(shù)國家重點實驗室合作，為患者打印出了1:1鈦合金胸骨模型。隨后，又對該模型進行了一系列嚴密的醫(yī)學處理。“手術(shù)歷時2.5小時，對患者的胸骨進行了整體切除，置換了鈦合金胸骨，目前患者恢復良好，未發(fā)現(xiàn)任何并發(fā)癥。”王小平教授稱，根據(jù)專業(yè)機構(gòu)檢索，該手術(shù)是世界首例針對胸骨腫瘤疾病，將3D打印的可植入性鈦合金胸骨植入人體，實現(xiàn)病變胸骨的整體置換的手術(shù)。該手術(shù)的成功意味著未來將會為更多的胸骨腫瘤患者帶來福音。
在生物醫(yī)用金屬材料中，鈦及鈦合金憑借優(yōu)良的綜合性能，成為人工關(guān)節(jié)(髖、膝、肩、踝、肘、腕、指關(guān)節(jié)等)、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品(髓內(nèi)釘、鋼板、螺釘?shù)?、 脊柱矯形內(nèi)固定系統(tǒng)、牙種植體、牙托、牙矯形絲、人工心臟瓣膜、介入性心血管支架等醫(yī)用內(nèi)植物產(chǎn)品的首選材料。目前，還沒有比鈦合金更好的金屬材料用于臨床。發(fā)達國家和世界知名體內(nèi)植入物產(chǎn)品供應(yīng)商都非常重視鈦合金的研發(fā)工作，推出了一系列新的醫(yī)用鈦合金材料，包括具有生物活性的鈦合金仿生材料，在醫(yī)用鈦合金材料的表面處理方面也做了很多專利性的設(shè)計與開發(fā)，賦予醫(yī)用鈦合金材料更好的生物活性以滿足人體的生理需要，從而達到使患者早日康復的目的。工業(yè)純鈦，是最早用于人體醫(yī)療用途的鈦合金。我國在1977年對某患者進行了工業(yè)純鈦人工股骨頭置換手術(shù)。30年后觀察發(fā)現(xiàn)，鈦假體球部表面光滑，直徑?jīng)]有明顯變化，用骨水泥固定鈦假體牢固，沒有松動和下沉，與髖臼配合良好，髖關(guān)節(jié)活動自如（包括屈、伸、外展、內(nèi)收、內(nèi)旋、外旋等），無疼痛感，長期療效良好。Ti-6A1-4V和Ti-6A1-4VELI合金，是比較成熟的鈦合金，廣泛應(yīng)用于植入物材料。由于該合金含有毒元素釩，長期用于人體，恐有潛在有害影響。醫(yī)務(wù)界對此心存疑慮。第二代無釩醫(yī)用鈦合金。Ti-6Al-7Nb合金由瑞士 Sulzer醫(yī)學技術(shù)公司開發(fā)并投人臨床應(yīng)用，證明其具有更好的生物相容性，于1987年被納人瑞士SN056512標準。國內(nèi)由北京有色金屬研究院與寶雞有色金屬加工廠共同研制開發(fā)該合金，并通過醫(yī)學臨床應(yīng)用試驗，該項目于2001年度獲中國有色金屬工業(yè)科學技術(shù)一等獎。此外，還有德國的Ti-5Al-2.5Fe合金、印度的Ti-5A1-1.5B合金，Ti-15Mo-5Zr-3Al、Ti-6Al-2Nb-lTa等。
近日，第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院成功為一名胸骨腫瘤患者整體切除胸骨后換上了“私人訂制”的3D打印鈦合金胸骨，填補了3D打印鈦合金胸骨置換手術(shù)的空白。2014年6月，54歲的顧女士在其家鄉(xiāng)河南洛陽體檢時被診斷為胸骨腫瘤，隨后腫瘤組織不斷長大，進而由于腫瘤壓迫產(chǎn)生了疼痛、胸悶、氣短等癥狀。顧女士在家人的陪同下四處求醫(yī)問藥，然而大多數(shù)醫(yī)院表示只能切除胸骨。2015年4月，顧女士慕名來到第四軍醫(yī)大學唐都醫(yī)院。鈦胸骨據(jù)唐都醫(yī)院胸腔外科副主任王小平教授介紹，到醫(yī)院檢查后，發(fā)現(xiàn)患者胸骨腫瘤直徑約6-7cm，已經(jīng)產(chǎn)生了壓迫癥狀。“傳統(tǒng)的胸骨切除手術(shù)后，患者的前胸部位會出現(xiàn)一個巨大的缺損，心臟就失去了‘防護’墻，擁抱一下都有可能傷及心臟。”王小平教授說，由于傳統(tǒng)的胸骨切除術(shù)會對患者的呼吸功能、外觀以及安全性等造成嚴重影響，所以經(jīng)過充分的病情研討和與患者的溝通，專家組提出一個大膽的想法，決定運用3D打印技術(shù)，為患者量身定制一個3D打印鈦合金胸骨進行置換。據(jù)介紹，唐都醫(yī)院3D打印小組經(jīng)過精密計算患者胸骨的大小、形狀等，充分研究討論，歷時一周，為患者設(shè)計出了手術(shù)使用的3D胸骨模型，并與西北工業(yè)大學凝固技術(shù)國家重點實驗室合作，為患者打印出了1:1鈦合金胸骨模型。隨后，又對該模型進行了一系列嚴密的醫(yī)學處理。“手術(shù)歷時2.5小時，對患者的胸骨進行了整體切除，置換了鈦合金胸骨，目前患者恢復良好，未發(fā)現(xiàn)任何并發(fā)癥。”王小平教授稱，根據(jù)專業(yè)機構(gòu)檢索，該手術(shù)是世界首例針對胸骨腫瘤疾病，將3D打印的可植入性鈦合金胸骨植入人體，實現(xiàn)病變胸骨的整體置換的手術(shù)。該手術(shù)的成功意味著未來將會為更多的胸骨腫瘤患者帶來福音。
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