医用材料在医学中的应用课件.ppt

1、医用材料在医学中的应用医用材料在医学中的应用 A:A:血液反应血液反应 1 1、血小板血栓、血小板血栓 2 2、凝血系统激活、凝血系统激活 3 3、纤溶系统激活、纤溶系统激活 4 4、溶血反应、溶血反应 5 5、白细胞反应、白细胞反应 6 6、细胞因子反应、细胞因子反应 7 7、蛋白粘附、蛋白粘附 B:B:免疫反应免疫反应 1 1、补体激活、补体激活 2 2、体液免疫反应、体液免疫反应（抗原抗体反应）（抗原抗体反应）3 3、细胞免疫反、细胞免疫反C:C:组织反应组织反应 1 1、炎症反应；、炎症反应；2 2、细胞粘附、细胞粘附 3 3、细胞增殖（异常、细胞增殖（异常分化）分化）4 4、形成蘘膜

2、、形成蘘膜 5 5、细胞质的转变、细胞质的转变1.1.急性全身反应急性全身反应 过敏、毒性、溶血、发热、神经麻痹等过敏、毒性、溶血、发热、神经麻痹等2.2.慢性全身反应慢性全身反应 毒性、致畸、免疫、功能障碍等毒性、致畸、免疫、功能障碍等3.3.急性局部反应急性局部反应 炎症、血栓、坏死、排异等炎症、血栓、坏死、排异等4.4.慢性局部反应慢性局部反应 致癌、钙化、炎症、溃疡等致癌、钙化、炎症、溃疡等体液是质量分数约为体液是质量分数约为1%1%的的NaClNaCl、少、少量其它盐类及有机化合物的充气溶液。量其它盐类及有机化合物的充气溶液。有人说人体与温暖的海水相似有人说人体与温暖的海水相似在人体

3、的不同部位，甚至同一部位不在人体的不同部位，甚至同一部位不同时刻，人体组织内体液的成分不一同时刻，人体组织内体液的成分不一样样电化学腐蚀的基本规律对人体环境电化学腐蚀的基本规律对人体环境中的植入材料的腐蚀完全适用中的植入材料的腐蚀完全适用人体体人体体液环境液环境 由体液由体液构成构成 多种多样多种多样的的 电解质溶电解质溶液液 还有其他的腐蚀形式，如晶间腐蚀（不锈钢最易还有其他的腐蚀形式，如晶间腐蚀（不锈钢最易发生的腐蚀形式）、应力腐蚀、微动腐蚀等发生的腐蚀形式）、应力腐蚀、微动腐蚀等均匀腐蚀均匀腐蚀点腐蚀点腐蚀电偶腐蚀电偶腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀磨损腐蚀磨损腐蚀腐蚀疲劳腐蚀疲劳人体环境可能发生的

4、腐蚀形式：人体环境可能发生的腐蚀形式：均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象生腐蚀的现象 。大面积发生，以金属离子形式进。大面积发生，以金属离子形式进入人体组织里的量还是相当可观，影响生物相容性入人体组织里的量还是相当可观，影响生物相容性，增加病人的痛苦甚至危及生命，增加病人的痛苦甚至危及生命 点腐蚀是一种腐蚀集中在金属（合金点腐蚀是一种腐蚀集中在金属（合金)表面数表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀行式。形成条十微米范围内且向纵深发展的腐蚀行式。形成条件：钝化膜，特殊离子，电位差件：钝化膜，特殊离子，电位差均匀腐蚀均匀腐蚀点腐蚀点腐蚀 缝

5、隙腐蚀是指连接处出现狭窄的缝隙，电解质缝隙腐蚀是指连接处出现狭窄的缝隙，电解质溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池溶液进入，使缝内金属与缝外金属构成短路原电池，并且在缝内发生强烈局部腐蚀。多零件植入装置，并且在缝内发生强烈局部腐蚀。多零件植入装置中，大约有中，大约有50%50%遭受缝隙腐蚀遭受缝隙腐蚀 电偶腐蚀是由于腐蚀电位不同，造成同一介质电偶腐蚀是由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀中异种金属接触处的局部腐蚀 。在多个零件构成。在多个零件构成的植入装置中，选用的材料不同就容易产生电偶腐的植入装置中，选用的材料不同就容易产生电偶腐蚀。手术时也要注意蚀。手术时也要注

6、意电偶腐蚀电偶腐蚀缝隙腐蚀缝隙腐蚀 腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力的共同作用下腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力的共同作用下产生的断裂现象。腐蚀疲劳裂纹总是从植入器件表面产生的断裂现象。腐蚀疲劳裂纹总是从植入器件表面发生，所以可以对植入器件喷丸处理提高疲劳寿命发生，所以可以对植入器件喷丸处理提高疲劳寿命 磨损腐蚀是由于植入器件之间反复的相对的滑磨损腐蚀是由于植入器件之间反复的相对的滑动所造成的动所造成的 表面磨损与腐蚀环境的综合作用结果。表面磨损与腐蚀环境的综合作用结果。磨损腐蚀造成点蚀坑或颗粒形状的斑疤磨损腐蚀造成点蚀坑或颗粒形状的斑疤磨损腐蚀磨损腐蚀腐蚀疲劳腐蚀疲劳要要求求有足够的力学强度和抗

7、疲劳性能有足够的力学强度和抗疲劳性能 有极好的耐腐蚀性能有极好的耐腐蚀性能,无磁性无磁性 必须无毒、无致癌性与过敏反应必须无毒、无致癌性与过敏反应 具有良好的光洁度具有良好的光洁度4123 材料易于制造材料易于制造,价格适当价格适当5纯钛和纯钛和 钛合金钛合金 不锈钢不锈钢 钴基钴基合金合金 形状记形状记 忆合金忆合金 贵金属贵金属 良好的稳定性良好的稳定性和加工性能。因和加工性能。因其价格较贵其价格较贵,广泛广泛应用受到限制应用受到限制较硬富有弹性较硬富有弹性,可起到可起到矫形或支撑作用矫形或支撑作用.其优其优良的生物相容性、耐良的生物相容性、耐腐蚀、耐磨性、无毒腐蚀、耐磨性、无毒 无毒、质

8、轻、无毒、质轻、强度高、生物相强度高、生物相容性好优点容性好优点 良好的耐腐良好的耐腐蚀性能和综合蚀性能和综合力学性能力学性能,且且加工工艺简便加工工艺简便耐腐蚀和力学性能耐腐蚀和力学性能综合衡量综合衡量,它是最优它是最优良的材料之一良的材料之一医用金属材料在诸多生物材料医用金属材料在诸多生物材料中中 ,由于具有较高强度和韧性由于具有较高强度和韧性 ,适用于修复和置换人体硬组适用于修复和置换人体硬组人造髋关节的头杆部分。从股骨上端插人造髋关节的头杆部分。从股骨上端插进金属杆，杆头有一个金属头，它嵌进金属杆，杆头有一个金属头，它嵌在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中在粘于髋骨窝中的一个塑料臼中 髋关节髋

9、关节股骨头股骨头肱骨肱骨颅骨颅骨肘关节肘关节肩关节肩关节掌指关节掌指关节颌骨颌骨心辨膜心辨膜肾辨膜肾辨膜血管血管扩张器扩张器夹板夹板假体假体紧固螺钉紧固螺钉膝关节膝关节 据报道，世界上每年有近千吨医用型钛及钛合金材料用于制据报道，世界上每年有近千吨医用型钛及钛合金材料用于制造人体植入物，其中造人体植入物，其中 80%80%的是的是Ti-6Al-4VTi-6Al-4V钛合金钛合金 随着医用型随着医用型 Ti-6Al-4VTi-6Al-4V钛合金应用发展，开发出具有高断裂韧钛合金应用发展，开发出具有高断裂韧性，低裂纹扩展的低间隙元素型性，低裂纹扩展的低间隙元素型Ti-6Al-4V ELITi-6A

10、l-4V ELI钛合金钛合金 材料学界专家积极开发无铝、钒的新型钛合金，如：材料学界专家积极开发无铝、钒的新型钛合金，如：Ti-13Nb-Ti-13Nb-13Zr13Zr钛合金（钛合金（ASTM F1713-1996ASTM F1713-1996）、）、Ti-12Nb-6Zr-2FeTi-12Nb-6Zr-2Fe钛合金钛合金（ASTM F1813-1996ASTM F1813-1996）、）、Ti-5Al-2.5FeTi-5Al-2.5Fe钛合金、钛合金、Ti-6Al-7NbTi-6Al-7Nb钛合金钛合金 未证明未证明 Ti-6Al-4VTi-6Al-4V钛合金制品在人体中的危害作用，从综合

11、性能、钛合金制品在人体中的危害作用，从综合性能、良好的变形加工与价格定位上看，良好的变形加工与价格定位上看，Ti-6Al-4VTi-6Al-4V合金仍然是至今为合金仍然是至今为止最理想的人体植入物金属材料止最理想的人体植入物金属材料胆胆道道支支架架抓握式接骨板抓握式接骨板聚聚髌髌爪爪生物陶瓷听小骨置换假体（听小骨）生物陶瓷听小骨置换假体（听小骨）羟羟基基磷磷灰灰石石涂涂层层髋髋关关节节 珊瑚羟基磷灰石义眼台珊瑚羟基磷灰石义眼台 羟羟基基磷磷灰灰石石钛钛基基牙牙种种植植体体 羟基磷灰石交叉韧带直接固定可吸收螺钉羟基磷灰石交叉韧带直接固定可吸收螺钉纳米人工骨颗粒纳米人工骨颗粒 生物活性玻璃修复材料

12、生物活性玻璃修复材料 突出特点是具有成骨迅速，不仅可以和骨组织结合，还可以和软组织结合突出特点是具有成骨迅速，不仅可以和骨组织结合，还可以和软组织结合 广泛应用于口腔种植与骨修补领域广泛应用于口腔种植与骨修补领域实验组术后实验组术后1212周有岛状软骨修周有岛状软骨修复，材料孔隙完全被软骨组织复，材料孔隙完全被软骨组织填充，伴有明显材料降解（图填充，伴有明显材料降解（图9-a9-a和和9-b9-b）；）；2020周完全被新生周完全被新生的软骨覆盖（图的软骨覆盖（图9-c9-c和和9-d9-d）。）。但是对照组但是对照组2020周仍未有软骨修周仍未有软骨修复（图复（图9-e9-e和和9-f9-f）。）。羟基磷灰石涂层髋关节羟基磷灰石涂层髋关节 以聚氨酯为主以聚氨酯为主以高分子聚氨酯为主以高分子聚氨酯为主起搏器起搏器 组织工程在未来发展前景良好组织工程在未来发展前景良好人工软骨人工软骨人工皮肤人工皮肤小鼠背上的人耳形状软骨小鼠背上的人耳形状软骨