1、 镍钛状态影象合金植入物的道理

镍钛状态影象合金（简称影象合金）是拥有状态影象个性的合金，其重要成分为镍元素和钛元素，1962 年诞生于美国水师器械试验室[1]。其优势在于这种资料能够在较低温度的状态下进行塑形，加工成所需状态，当产品加热到肯定的温度后，便可复原到加热前的状态。影象合金在分歧的温度下出现出两种齐全分歧的晶体结构，即奥氏体和马氏体。奥氏体出现的前提是在转化温度之上，此时，合金的刚度较大，不易变形；与之相反，马氏体出现的前提是在转化温度之下，此时合金的刚度很幼，极度柔软，能够塑形成任何状态 [1]。目前，由影象合金资料造作的植入物在骨科中利用极度宽泛[2-4]，其较好的组织相容性及弹性，可适应各类临床必要。

2、 影象合金植入物在骨科中的利用近况

2.1 影象合金环抱器的利用

影象合金环抱器在多发性肋骨骨折的医治中较为常用，在临床案例中，多条肋骨骨折的情况属于多发性肋骨骨折，这种胸部危险较为严沉，医治方式较为复杂，在各类胸部创伤中的比例能达到 10% ～ 26%。李俊[5] 在多发性肋骨骨折患者中拔取 62 例作为钻研对象，31 例利用影象合金环抱器内固定手术进行医治的观察组与 31 例利用内固定手术以表的步骤进行医治的对照组的医治总有效率别离为 100%与74.19%（殒命 8 例），由此可见，观察组在医治成效上拥有肯定的优势。张帆等[6] 对创伤性连枷胸患者 120 例进行统计并观察，其中 60 例守旧医治，另表 60 例使用影象合金环抱器进行内固定。医治后发现，相对于守旧医治患者，使用影象合金环抱器患者的各项指标复原功夫均较短，且显著地推进不正常心率的复原，炎性因子也更快地复原到正常水平。不仅如此，患者的活动能力也在不变复原中。由此可见，影象合金环抱器拥有优异的组织相容性，在胸部创伤医治中较为实用。

另表，影象合金环抱器在医治掌跖骨干骨折方面也阐扬了其优势。梅海龙等[7] 对 65 例选取影象合金环抱器医治掌跖骨干骨折的患者进行分析，术后骨折全数愈合，未发现骨折、不愈合、延长愈合、畸形愈合、出现炎症等。

2.2 影象合金聚髌器的利用

髌骨骨折在临床骨折中数量较多，大多因暴力撞击导致，若得到实时有效的医治则可在短功夫内康复，但是短功夫内若患者没有得到有效的救治，会造成膝关节的永远性危险并且不成逆，对患者的生涯造成极大的影响，甚至平生残疾。在临床上，状态影象合金聚髌器医治髌骨粉碎性骨折的成效极度好，能显著缩短患者复原的功夫，对膝关节职能的复原也极为有益[8-10]。

黄诗浩和宋子华[11] 对接受医治的骨折患者进行分析，25 例对照组患者手术中用张力带钢丝固定髌骨，25 例观察组手术中用影象合金聚髌器固定髌骨，了局显示观察组患者医治成效显著比对照组患者优异。申晟等[8] 对 63 例患者进行钻研，这些患者均为髌骨横行骨折。29 例聚髌器组患者手术中使用切开复位影象合金聚髌器固定髌骨，另表 34 例通例组患者手术中使用切开复位张力带固定髌骨。两组患者相比，使用聚髌器进行内固定的患者不仅手术所用功夫短，安全性高，术后膝关节复原的功夫也相对更短，复原更快。

2.3 影象合金脊柱棒的利用

在颈椎病的医治上，镍钛人为颈椎关节的应器拥有划时期的意思。影象合金棒经过预弯，能够对病变的脊柱进行改过，在临床上，改过后可达到较好的成效。徐辉和王岩[1]通过多种方式，证实了影象合金棒医治脊柱侧凸的有效性。

影象合金在脊柱表科的利用与传统的资料相比，在力学机能和耐磨性等方面拥有更良好的个性。在力学机能方面，其抗拉、抗扭、抗冲击机能都优于其他资料；在耐磨机能方面也阐发凸起，能削减微粒进入人体对骨及软组织造成的危险。对于传统骨科手术中难题系数较高的案例，都能提供较强、较有效的内固定，且利于降低骨质疏松率[12]。

2.4 其他

骨科植入物中用到影象合金资料的产品除了文中提及的环抱器、聚髌器、脊柱棒以表，还有弓齿钉[13]、骸骨爪、腕舟骨内固定叉、腕关节融合器等。产品重要利用于肋骨、跖骨、髌骨等部位的骨折医治及脊柱的矫形。大量钻研证明[14]，影象合金植入物的医治成效要显著优于传统医治方式。

3 、影象合金植入物的相变温度

由于镍—钛影象合金的镍、钛含量丈量的精确度不能达到保障状态影象或超弹性的要求，必须使用热分析法或等效的弯曲—自由复原法丈量合金的相变温度。

影响相变温度的成分有好多，其中之一是退火温度[15-17]，且呈正有关关系，在肯定的领域内，退火温度越高，相变温度也会相应升高＜本缛韧嘶鹗，合金析出相和晶粒尺寸的扭转城市导致相变温度的扭转[18-20]，由此可见，相变温度的扭转与沉积温度和退火温度息息有关，有着密不成分的关系。相变温度的另表一个极度沉要的影响成分是成分。

影象合金拥有状态影象效应和超弹性[21]，选择何种使用机能要凭据现实使用环境。若想在室温下拥有超弹性，则需将 Af 点节造在 22 ～ 25℃以下；若想在人体内拥有超弹性，则需将 Af 点节造在 37℃以下。通常植入产品相变温度低于 37℃，进入人体后，会由于加热产生马氏体逆相变天生奥氏体，使产品拥有超弹性。镍钛状态影象合金的 DSC曲线如图 1 所示。

马氏体—奥氏体逆相变终了温度若何变动取决于退火温度和退火功夫的扭转[22]。固溶温度的升高加上功夫的增长会造成 Mp 的温度变动，阐发为降低后又升高[23]。同样能影响相变温度的还有其冷却速度，Ms 和 Mf 两个指标都随之降低而越来越幼，对冷却速度的降低有助于 M→A 奥氏体相变温度的提升[24]。

4、 关键指标对影象合金植入物的影响

影象合金生物相容性好[25-26]，并拥有超弹性的个性，加上其低磁性、抗磨损、耐侵蚀、耐委顿的个性，其使用率越来越高。在市场上利用的以二、三类医疗器械居多，大部门植入体内，并且属于持久植入物。因而，其关键指标显得极度沉要；С煞侄越鹗糇柿系母骼嗷苡任烈，相变温度是决定产品阐扬作用的关键身分，力学机能是产品机能的沉中之沉，任何一项不切合要求都将直接影响产品在体内的使用成效，好比引起固定器松动、固定器断裂或髌骨爪松脱等景象，造成骨不愈合或畸形愈合。

5、 影象合金植入物的发展方向

合金若是要出现状态影象职能，至少拥有 10 种根基合金系。若是把所有的合金元素都思考在内，则会有百种甚至更多。在市场上利用最为宽泛，使用最频仍的有 Ti 基合金、Cu 基合金及 Fe 基合金。影象合金是目前状态影象合金中钻研最全面的资料，其影象机能相对其他资料优势显著[27]。但由于 Ni 元素的存在，使得影象合金的生物相容性受到肯定影响，目前使用最多的是通过表表涂层的法子对影象合金的表表进行改性，从而提高该资料的生物相容性。

孔祥确等[28] 发现恒压直流阳极氧化法能使资料表表的镍元素含量显著降低。朱姿虹[29] 钻研了去合金化技术在表表改性方面的优势，其造备的无镍层阐发出优良的生物活性。另表，注入离子法、电泳沉积法[30]、磷酸钙溶液浸泡、光电催化氧化法[31]、电抛光技术、微弧氧化[32] 等步骤在表表改性方面均获得了较好的成效。

表表改性也会扭转其力学机能，重要阐发为影象合金的回复力，这也是影象合金植入物机能的沉要成分之一。汪爱媛等[33] 在试验中使用钛铌涂层镍钛影象合金棒和无涂层镍钛影象合金棒做对比，试验了局批注，对于无涂层镍钛影象合金棒来说，温度升高，回复力也随之升高；棒直径越大，回复力越大；预弯挠度越大，回复力越大。而在表表有涂层的镍钛合金棒中，6 mm 和 6.5 mm 棒力学机能比之前有所降落，7 mm 棒无显著的变动。Peng 等[34] 发现通过孔隙和Ti2Ni 的协同作用可加强多孔镍钛状态影象合金复合伙料的 内摩擦和比强度。

影象合金资料弹性模量与人骨靠近[35]，其造成的骨科植入物使用率也越来越高。影象合金植入物植入人体后可能引发镍离子析出，拥有毒性，通过表表改性[36] 等步骤抑造镍离子开释，提高影象合金产品的生物相容性将是未来发展的沉点。另表，随着医学技术的高速发展，影象合金若能结合虚构现实技术及人为智能技术，将在骨科得到更大水平的发展。

参考文件

[1]徐辉, 王岩. 镍钛影象合金棒用于脊柱畸形的钻研进展[J]. 脊柱表科杂志,2014, 12(2): 120-122.

[2]旷野, 曾跃林, 陈铖, 等. 镍钛状态影象合金在骨科中的钻研和利用[J]. 临床检验杂志, 2018, 7(3): 555-556.

[3]蔡兴博, 丁晶, 徐永清. 镍钛影象合金在骨科临床中的利用[J]. 国际骨科学杂志, 2017, 38(6): 364-367.

[4]王勇平, 陈根元, 刘幼荣. 镍钛状态影象合金资料在骨科利用的钻研进展[J]. 生物骨科资料与临床钻研, 2010, 7(2): 34-35.

[5]李俊. 分析镍钛影象合金环抱器医治多发性肋骨骨折的临床疗效[J]. 中国卫出产业, 2014, 6: 110-112.

[6]张帆, 张潍, 孙党泽, 等. 镍钛影象合金医治创伤性连枷胸的临床成效及对骨状态产生蛋白和炎性因子水平的影响[J].中国医药,2020,15(9):1428-1431.

[7]梅海龙, 王军海, 王志烈, 等. 镍钛影象合金环抱器医治掌跖骨干骨折的临床观察[J]. 生物骨科资料与临床钻研, 2015, 12(1): 45-50.

[8]申晟, 代朋乙, 袁延浩. 改进张力带内固定与镍钛聚髌器内固定医治髌骨横形骨折的比力钻研[J]. 中医正骨, 2018, 30(4): 28-31.

[9]杜东鹏, 邢娟, 姜文雄, 等. 抗剪切力镍钛影象合金髌骨爪的设计与临床利用[J]. 生物骨科资料与临床钻研, 2014, 11(5): 74-76.

[10] 杜东鹏, 吴哲, 邢娟, 等. 抗剪切力镍钛影象合金髌骨爪力学机能的有限元分析[J]. 医用生物力学, 2015, 30(1): 50-55.

[11] 黄诗浩, 宋子华. 镍钛影象合金聚髌器在髌骨粉碎性骨折医治中的利用[J]. 包头医学院学报, 2015, 31(5): 36-37.

[12] 余洋, 李新志, 郑之和. 镍钛状态影象合金资料在骨科的利用[J]. 中国组织工程钻研与临床康复, 2010, 14(47): 8840-8842.

[13] 刘吴瑕, 施洪, 汪洋, 等. 镍钛影象合金弓齿钉与克氏针张力带医治横形髌骨骨折的成效比力[J]. 中国临床保健杂志, 2019, 22(5): 653-656.

[14] 齐晓军.镍钛影象合金资料在骨科中的利用[J].中表医疗,2012,28:190-192.

[15] Yang HL, Chen J, Wu YQ, et, al. The transformation characteristics oftheNiTi-V composite with dual-scale bcc-Vfibers [J].Intermetallics, 2020, 116: 106650.

[16] 袁志山, 马嘉丽, 冯昭伟, 等. 温度循环对镍钛状态影象合金超弹性和相变行为的影响[J]. 热加工工艺, 2018, 47(20): 202-205.

[17] Yang HL, Chen J, Li YH, et al.Effectofcoldworkonmartensitic transformationof Ni38Ti37V25 alloy reinforced by V nanowires [J]. J Alloy Compd, 2020,815: 152489.

[18] 马春宝, 徐红, 陈军, 等. 选取视觉系统和弯曲-自由复原法测试状态影象合金的相变温度[J]. 中国药事, 2020, 34(12):1445-1452.

[19] Mohammed A, Sehitoglu H. Modeling the interface structure of type IItwin boundary in B19 NiTi from an atomistic and topological standpoint[J].Acta Mater, 2020, 183: 93-109.

[20] Paul PP, Kabirifar P, Sun QP, et al. Structure-microstructure interactions incompression deformation of NiTi shape memory alloy micropillars[J]. Mater Lett, 2019, 257: 126693.

[21] Tong YX, Liu JT, Chen F, et al. Effect of aging on martensitic transformation and superelasticity of TiNiCr shape memory alloy[J]. T NonferrMetal Soc, 2014, 24: 2598-2605.

[22] 周剑杰, 马凤仓, 刘平, 等. 热处置对镍钛合金丝材超弹性和相变的影响[J]. 资料热处置学报, 2017, 38 (12): 114-120.

[23] 石世威, 袁志山, 王永辉, 等. 热处置对镍钛合金组织和相变个性的影响[J]. 资料热处置学报, 2017, 38(2): 48-54.

[24] 张艳秋, 江树勇, 赵亚楠, 等. 冷却速度对 Ti-50.9%Ni 状态影象合金相变行为和组织的影响[J].中国有色金属学报(英文版),2012,22(11):2685-2690.

[25] 白继岳, 徐永清, 何晓清, 等. 镍钛状态影象合金生物相容性及其表表改性钻研进展[J]. 中国建复沉建表科杂志, 2018, 32(8): 1091-1095.

[26] 王成健, 孟增东, 张玉勤, 等. 镍钛状态影象合金的生物相容性钻研进展[J]. 生物骨科资料与临床钻研, 2016, 13(1): 65-68.

[27] 尹玉霞, 王鲁宁, 郝树斌. 医用镍钛影象合金在微创染指领域的利用[J].中国医疗设备, 2019, 34(6): 153-156.

[28] 孔祥确, 金学军, 刘剑楠. 医用镍钛合金的阳极氧化表表改性钻研[J]. 职能资料, 2016, 47(1): 1007-1011.

[29] 朱姿虹. NiTi 合金表表无镍层及生物改性层造备与表征[D]. 宜昌: 江苏大学, 2016.

[30] Dudek K, Goryczka T. Electrophoretic deposition and characterization ofthin hydroxyapatite coatings formed on the surface of NiTi shape memory alloy[J]. Ceram Int, 2016, 42(16): 19124-19132.

[31] Chu CL, Guo C, Sheng XB, et al. Microstructure, nickel suppression andmechanical characteristics of electropolished and photoelectrocatalytically oxidized biomedical nickel titanium shape memory alloy[J]. Acta Biomater,2009, 5(6): 2238-2245.

[32] Xu JL, Zhong ZC, Yu DZ, et al. Effect of micro-arc oxidation surfacemodification on the properties of the NiTi shape memory alloy[J]. Mater SciMater Med, 2012, 23(12): 2839-2846.

[33] 汪爱媛, 彭江, 张睨, 等. 表表改性 TiNi 影象合金棒的回复力学尝试钻研[J]. 生物医学工程学杂志, 2006, 23(4): 774-777.

[34] Peng WL, Liu K, Shah BA, et al. Enhanced internal friction and specificstrength of porous TiNi shape memory alloy composite by the synergisticeffect of pore and Ti2Ni[J]. J Alloy Compd, 2020, 816: 152578.

[35] Leitner T, Sabirov I, Pippan R, et al. The effect of severe grain refinementon the damage tolerance of a superelastic NiTi shape memory alloy[J]. JMech Behav Biomed Mater, 2017, 71: 337-348.

[36] 崔跃, 张宝祥, 马连彩, 等. 镍钛合金在医疗器械领域利用和表表改性钻研进展[J] 资料导报, 2017, 31(S2): 197-200.

[作者简介] 李文娇（1988-）女，硕士，中级工程师。钻研方向：表科植入物。

*[通讯作者] 马春宝（1981-）男，硕士，副高级工程师。钻研方向：表科植入物。

本文引用体式：

李文娇, 马春宝, 赵丙辉, 等. 镍钛状态影象合金植入物在骨科的利用[J]. 生物骨科资料与临床钻研, 2022, 19(1): 89-91.