Analyse des künstlichen Gelenkmaterials: medizinisches implantierbares Metall? Polymere? Keramik?

2. Metallmaterialien

Metallische Materialien werden aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften, der einfachen Verarbeitung und Stabilität in künstlichen Gelenken häufig eingesetzt. Zu den Hauptmaterialien gehören Edelstahl, Kobaltbasislegierungen, Titanlegierungen und Tantal-Metalle.

Titanlegierung


Titan ist ein wichtiges strukturelles Metall, das in den 1950er Jahren entwickelt wurde. Die erste verwendete Titanlegierung war die Ti-6Al-4V Resistenz und Biokompatibilität. In den 1950er Jahren wurde es als Aero-Engine- und Flugzeugkörpermaterial entwickelt, und seine Hauptanwendung in der Branche ist durch hohe Festigkeit, hohe Plastizität, hohe Zähigkeit und hohe Metallschäden-Toleranz gekennzeichnet. Derzeit ist der häusliche Standard für die Ti-6Al-4V-Legierung für künstliche Gelenke YY 0117.2-2005.

Edelstahl

Edelstahl ist das erste Material, das in der künstlichen Gelenkprothese verwendet wird, hat eine gewisse Korrosionsbeständigkeit und mechanische Stärke, enthält jedoch Elemente wie NI eine teratogene Wirkung, die für den langfristigen Aufenthalt im Körper 1 nicht geeignet ist, zusätzlich aus rostfreiem Stahlmaterial selbst ist nicht biologisch aktiv, es ist schwierig, eine stabile und feste Bindung mit Knochengewebe zu bilden. Daher wird in den künstlichen Gelenkmaterialien Edelstahl nach und nach durch kobaltbasierte Legierungen und Titanlegierungen ersetzt. In den letzten Jahren der klinische Einsatz von Kobaltbasis-Legierungen und Titanlegierungen als künstliche Gelenkprothesematerialien.

Im Vergleich zu Edelstahl ist der Passivierungsfilm der Cobalt-basierten Legierung stabiler und hat eine bessere Korrosionsbeständigkeit. Zu seinen Nachteilen gehören hauptsächlich die Auslaugung von CO- und NI -Plasma, die durch Metallreizkorrosion verursacht wird, was die Sekretion von Zytokinen 0pg und anderen Substanzen stimuliert und in vivo eine Nekrose von Knochenzellen und Geweben verursacht, was zu Komplikationen wie Lockerung des Patientengelenks und der Lockerung des Patientengelenks und der Patientenverbindung und des Patienten führt Untergang der gemeinsamen Prothese.

Kobalt-Chrom-Legierung


Kobalt-Chrom-Legierung ist eine harte Legierung, die gegen verschiedene Arten von Verschleiß und Korrosion sowie die Oxidation mit hoher Temperaturen resistent ist. Es wird allgemein als Kobalt-Chrom-Tungsten (Molybdän) -Legier- oder Stearic-Legierung bezeichnet (Stearic Legion wurde 1907 von American Elwood Hayness erfunden). Cobalt-basierte Legierungen werden mit Kobalt als Hauptkomponente hergestellt und enthalten beträchtliche Mengen an Nickel, Chrom, Wolfram und kleinen Mengen an Molybdän, Niobium, Tantal, Titan, Lanthan und anderen Legierungselementen.


Kobalt und Chrom sind die beiden Grundelemente von Kobaltbasis-Legierungen, während die Zugabe von Molybdän ein feineres Getreide und eine höhere Festigkeit nach dem Gießen oder Schmieden verleiht. Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungen werden im Grunde genommen in zwei Kategorien unterteilt: Einer sind Cocrmo-Legierungen, die normalerweise gegossene Produkte sind, und der andere sind Conicrmo-Legierungen, die normalerweise (heiß) für Präzisionsbearbeitung geschmiedet sind. Künstliche gemeinsame Produkte werden üblicherweise als COCRMO -Legierungen für Casts verwendet, und zahnärztliche Implantate können ebenfalls hergestellt werden. Gegenwärtig ist der inländische Standard für das Gießen von Cocrmo-Legierungen YY 0117.3-2005.

Poröse Tantal -Metallmaterialien

Poröses Tantal -Material ist eine neue Art von orthopädischem Implantatmaterial, das kürzlich entstanden ist. Aufgrund seiner guten Histokompatibilität, hoher Porosität, hoher Oberflächenrührkoeffizienten und niedriger elastischer Modul wurde es als ideales orthopädisches Implantatmaterial erkannt. Die Porenstruktur von poröses Tantal-Metall ähnelt der von Spongius-Knochen-Trabekulae mit einer dreidimensionalen verbundenen Porenstruktur, die für den langen Eintritt von Knochengewebe sehr geeignet ist. Der elastische Modul stimmt mit dem elastischen Modul des Knochengewebes an der Implantationsstelle überein und vermeidet den Spannungsmaskierungseffekt. Poröse Tantal ist in der Umgebung der Körperflüssigkeit chemisch stabil und weist eine hervorragende Biokompatibilität auf. Die vielen Vorteile von porösem Tantalal -Metall haben zu einem zunehmenden Interesse und ihrem weit verbreiteten Einsatz in klinischen Anwendungen geführt.


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Öffentliche Daten zeigen, dass der Markt für medizinische Geräte von 2018 bis 2024 (Quelle: Firestone Creations) mit einer CAGR von 5,6% wächst. In Bezug auf die Segmentierung betragen der Umsatz mit orthopädischer medizinischer Geräte 36,5 Milliarden US -Dollar, was 9% des globalen Anteils der medizinischen Geräte ausmacht. Wie werden die Materialauswahl, das Produktdesign und die biologische Bewertung von orthopädischen Implantaten von Metall heute zu einer dringenden Herausforderung?

3. Keramikmaterialien

Im medizinischen Bereich werden Keramiken nicht nur für künstliche Gelenke, sondern auch für orale Prothesen als Implantatmaterial verwendet. Unter diesen sind Keramik -Zahnimplantate ein potenzielles Interessenmarkt für keramische materielle Unternehmen weltweit.

Keramikmaterialien sind eine neue Art von Prothesenmaterial, das nach Metall und Polyethylen entstanden ist. Es wird aufgrund seiner guten Biokompatibilität und niedrigen Verschleißrate weit verbreitet. Es wird hauptsächlich für Acetabulationsfutter, Oberschenkelkopf oder Femurkondyleprothese verwendet. Die Gerichte, die wir im Leben verwenden, bestehen ebenfalls aus Keramik, aber das für die gemeinsame Prothese ausgewählte Keramikmaterial unterscheidet sich stark von der Keramik, die für Gerichte verwendet wird.

Die im Leben verwendete Keramik besteht aus Ton, der bei hohen Temperaturen gesintert wird, während die in der gemeinsame Prothese verwendete Keramik aus Aluminiumoxid und Zirkonia mit hoher Reinheit besteht und die Sintertemperatur höher und strenger kontrolliert wird. Künstliche Hüftgelenke hingegen sind in drei Kategorien unterteilt: Keramik-keramische, Keramik-Polyethylen und Legierungs-Polyethylen, abhängig vom Material des Kugelkopfes und des Acetabulus-Tasses. Der Hauptunterschied zwischen keramisch-keramischer, Keramik-Polyethylen und Legierungs-Polyethylen spiegelt sich in den mechanischen und biologischen Eigenschaften wider. Spezielle Materialien und spezifische Prozesse produzieren Keramik, die sowohl Verschleißresistenten als auch hart sind. Die Literatur berichtet, dass Hüftprothesen aus Keramik nur 5 Mikrometer pro Jahr tragen, was sie haltbar und die beste Wahl für junge Patienten macht.

Der Ersatz für den künstlichen Gelenk wurde als einer der Hauptmeilensteine ​​in der Geschichte der orthopädischen Chirurgie im 20. Jahrhundert gefeiert, und der Eckpfeiler der Schaffung und Entwicklung des Gelenkersatzes liegt in gemeinsamen Prothesen. Eine gemeinsame Prothese mag unbedeutend erscheinen, ist jedoch das Ergebnis der Integration von Wissenschaft und Technologie in vielen Bereichen wie Medizin, Metallurgie, Material unterschiedliche Felder. Mit der Entwicklung von Technologie werden immer mehr hervorragende Materialien für Prothesen zum Nutzen der Patienten entstehen, damit Patienten Gelenkkrankheiten loswerden können.