医疗技能的不断前进延长了人类的寿数。随着金属级合金在外科运用中新用处的开发,新的发展不断获得。据了解,2016年,在美国就进行了5000万例外科手术。随着每年外科手术次数的增加,对微创手术的需求也在增加,由于其具有许多的优点,包含康复时间短、手术对患者的整体影响较小等。
不锈钢仍是医疗器械常用的材料,由于它功用全面、具有生物相容性,并且成本较低。钛、钴、铬合金等其他材料也推进了技能前进。镍钛合金(UNSN01555)是一种镍钛形状回忆合金,也是医用金属材料中的佼佼者,在多种医疗运用中应用日益广泛。
镍钛合金指引着行进的方向
镍钛合金是一种具有超弹性和形状回忆性质的特殊材料。它含有55%的镍和45%的钛,是制造医用植入物的一种极佳材料。镍钛合金具有生物相容性和杰出的性质,因而过往选用不锈钢的许多运用已被镍钛合金替代。
镍钛合金医用丝材的三大运用为血管导丝、确诊导丝和牙弓丝。每年都有数百吨镍用于镍钛合金和不锈钢医用丝材的出产。Grand View研讨公司2014年发布的一份研讨报告表明,到2020年,全球导丝应用的规划估计将到达21.9亿美元。未来6年内,预防疾病的日益盛行以及晚年人群基数的不断增加将进一步推进导丝需求。
导丝是一种很细的柔性医用丝材,刺进体内对较大器械进行引导,例如导管、中心静脉导管或喂食管。尽管导丝曾经用于冠状动脉手术,但现在随着其运用量的稳步增加以及扩展到更多的医疗专业范畴,它已成为越来越多的医疗程序的组成部分。 “与不锈钢丝比较,镍钛合金丝的超弹性高出16倍,并且能饱尝8%的应变,而不锈钢丝在初始形状发作变形之前只能饱尝0.5%左右的应变。例如,取一个镍钛合金制成的回形针并将它曲折成90°角,它会弹回原先的形状。”镍钛合金、不锈钢和专用医用丝材直销商韦恩堡金属公司镍钛合金产品经理David Plumely说道,“镍钛合金丝具有优秀的‘推送才干’、杰出的抗纵向曲折性,并且能保持其平直度。这些都是导丝的宝贵性质。过去的10年内,咱们镍钛合金产值的年增加率到达10%,并且将来仍有持续增加的时机,包含医疗和非医疗范畴。”镍钛合金的另一种重要运用是加强导管聚合物管,其中织造镍钛合金作为表里聚合物层之间的加强材料。
能够习惯大应变的支架
镍钛合金具有习惯较大应变的杰出才干,并且与人体有生理和化学相容性,因而成为医疗器械工程规划范畴的一种极佳材料。镍钛合金的重要运用范畴之一是支架。镍钛合金支架能够在一个温度下制造,在另一个温度下折叠成较小的尺度,然后刺进动脉中依托体温将它加热到改变温度以上并复原先的尺度。
镍钛合金血管支架是由一条钻杆子制成的,按精确的尺度要求进行加工后,经过激光切开成形。用于医治动脉瘤的血管支架管一般直径为25.4毫米(1英寸),能够“紧缩”到只要6毫米——7毫米(1/4英寸)的直径,然后刺进运送设备管和患者主动脉中。支架会自行扩张并构成原始形状,然后让医师修正动脉瘤。
高强度不锈钢的运用
“302型(UNSS30200)、304型(UNSS30400)和316L型(UNSS31603)奥氏体不锈钢医用丝材有许多运用。”韦恩堡金属公司的AustinLucas说道。这些极细的医用丝材直径介于0.1016毫米——2.54毫米之间,并且经拉伸后能够变得更细。“不锈钢合金是极佳的材料,由于它们能够在低温作业条件下到达高强度(400——500+千磅/平方英寸),例如0.127毫米丝材的强度为450千磅/平方英寸。这一点关于很小、很细部件的出产非常重要。”它们在血管医治、神经影响医治、内镜查看、矫形外科、口腔正畸和牙科植入等范畴得到了广泛运用。
在心脏手术中,有必要使胸骨开裂来分隔肋骨架,这样外科医师才能够给心脏动手术。手术完结时需要把肋骨拉回到一起,并依仗胸骨闭合丝进行闭合。闭合丝一般由316L型不锈钢医用丝材制成。304型不锈钢医用丝材常常用作血管手术中初度进入静脉和动脉的导丝。一些支架规划选用304型不锈钢。304型和302型不锈钢的其他常见运用包含管心针、导管、绷簧、缝合针和心轴。在许多外科干涉医治中常常选用U形钉来闭合创伤。这些U形钉是由316L型和304型不锈钢丝制成的。后一种等级也在牙弓丝中运用。
丝线、导销和缝合针
克氏针钢丝(简称“K钢丝”)和骨圆针由植入级316L制成,矫形外科医师将它们用作固定骨折部位、骨头重建的植入式器械,并且用作刺进另一种植入物的导销。它们也能够穿过皮肤植入,然后给骨骼体系施加拉力。4到6周后,骨头愈合后,导销就能拆除了。316L型不锈钢的其他用处包含矫形外科缆索。
医用植入物运用中的不锈钢医用丝材选用真空电弧重熔法(VAR)出产,这是适用于针对重要运用中化学和机械均质性较高材料的一种二次熔炼工艺。需选用这类化学性质受控且纯度较高的材料来确保疲劳强度的一致性,而疲劳强度在许多医疗运用中极为重要。
不锈钢医用丝材也用于缝合针的出产。例如,缝合针有必要具有极高的强度和延展性才能避免曲折和开裂,并到达满意的刚度和组织穿透功能,才能在外科医师的手中完成杰出的操控功能。为了满足这些材料要求,缝合针一般由高功能的时效硬化马氏体不锈钢合金制成,例如Custom455(UNSS45500)和Custom470。
对不同运用的不断寻求
各种其他含镍特种丝线也运用于医疗,例如FWM1058/Elgiloy/Phynox/Conichrome(UNSR30003),这是一种钴铬镍铁合金。其运用包含丝材型支架、过滤器、心脏起搏器导线和矫形外科植入物。别的,钴镍铬钼合金35NLT(或该合金的其他型式)凭仗高弹性模量运用于起搏导线、管心针、导管和矫形外科缆索和植入。
医疗技能的前进离不开杰出性质高功能材料的推出。镍钛合金及含镍合金等生物相容性材料不仅要满足医疗器械规划师现在的需求,还有必要为新的概念和可能性供给必要的技能规范。在对新运用的不断寻求中,这些材料一定会成为激动人心、特殊的未来立异材料。