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人工關節和人工骨替代材料應具有以下基本性能:輕質、高強度材料、生物相容性和耐腐蝕性,植入組織在體內的反應不會引起材料劣化、反複應力誘發疲勞、損傷小。金屬植入物最重要的性能是形狀、加工和拋光。它們必須在預期壽命內保持功能,在疲勞、磨損、腐蝕和衝擊載荷下不會退化。
鈦和鈦合金滿足上述所有要求。義齒粉、聚丙烯、有機玻璃等人工關節材料強度低,易斷裂,生物相容性差。後來使用了不鏽鋼,但不鏽鋼的比例更大,大約是人體骨骼比例的兩倍,在體液的作用下,人體會發生腐蝕和骨折。鈷鉻合金也是一種優良的人工關節材料,但不幸的是,鈷和鉻對人體有毒。鈦及鈦合金是一種理想的人工關節材料,具有比例小(與人體骨骼比例相似)、強度高、加工性好、耐腐蝕等優點。用於外科移植的鈦材料主要有純鈦和ti-6al-4veli合金。近年來,Ti-6Al-7Nb和Ti-13nb1-13zr與人體具有良好的相容性,並通過了ASTM標準的認可。
鈦作為人工骨,細胞可以在其上再生,骨骼也可以生長。鈦與人體骨骼、上皮和組織具有良好的親和性。為了提高與人骨連接的種植體材料的表麵質量,將生物陶瓷層應用於粗糙的種植體表麵也是一種有效的方法。目前,鈦及鈦合金已廣泛應用於人工骨關節、人工骨、關節底板、骨折固定器、骨髓釘、人工心髒瓣膜、顱骨等。據統計,我國鈦合金人工關節年需求量超過5000個,臨床應用效果良好。
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