1、镍钛形状影象合金植入物的原理

镍钛影象合金（简称影象合金）是具有形状影象特征的合金，，，，，，其主要因素为镍元素和钛元素，，，，，，1962 年降生于美国水师器械试验室 [1]。。。。。。其优势在于这种质料可以在较低温度的状态下举行塑形，，，，，，加工成所需形状，，，，，，当产品加热到一定的温度后，，，，，，便可恢复到加热前的形状。。。。。。影象合金在差别的温度下泛起出两种完全差别的晶体结构，，，，，，即奥氏体和马氏体。。。。。。奥氏体泛起的条件是在转化温度之上，，，，，，此时，，，，，，合金的刚度较大，，，，，，不易变形；；；；；；与之相反，，，，，，马氏体泛起的条件是在转化温度之下，，，，，，此时合金的刚度很小，，，，，，很是柔软，，，，，，可以塑形成任何形状 [1]。。。。。。现在，，，，，，由影象合金质料制造的植入物在骨科中应用十分普遍 [2-4]，，，，，，其较好的组织相容性及弹性，，，，，，可顺应种种临床需要。。。。。。

2、影象合金植入物在骨科中的应用现状

2.1 影象合金围绕器的应用

影象合金围绕器在多发性肋骨骨折的治疗中较为常用，，，，，，在临床案例中，，，，，，多条肋骨骨折的情形属于多发性肋骨骨折，，，，，，这种胸部损伤较为严重，，，，，，治疗方法较为重大，，，，，，在种种胸部创 伤中的比例能抵达 10% ～ 26%。。。。。。李俊 [5] 在多发性肋骨骨折患者中选取 62 例作为研究工具，，，，，，31 例应用影象合金围绕器内牢靠手术举行治疗的视察组与 31 例应用内牢靠手术以外的要领举行治疗的比照组的治疗总有用率划分为 100%与74.19%（殒命 8 例），，，，，，由此可见，，，，，，视察组在治疗效果上具有一定的优势。。。。。。张帆等 [6] 对创伤性连枷胸患者 120 例举行统计并视察，，，，，，其中 60 例守旧治疗，，，，，，另外 60 例使用影象合金围绕器举行内牢靠。。。。。。治疗后发明，，，，，，相关于守旧治疗患者，，，，，，使用影象合金围绕器患者的各项指标恢复时间均较短，，，，，，且显着地增进不正常心率的恢复，，，，，，炎性因子也更快地恢复到正常水平。。。。。。不但云云，，，，，，患者的运动能力也在稳固恢复中。。。。。。由此可见，，，，，，影象合金围绕用具有优异的组织相容性，，，，，，在胸部创伤治

疗中较为适用。。。。。。

另外，，，，，，影象合金围绕器在治疗掌跖主干骨折方面也施展了其优势。。。。。。梅海龙等 [7] 对 65 例接纳影象合金围绕器治疗掌跖主干骨折的患者举行剖析，，，，，，术后骨折所有愈合，，，，，，未发明骨 折、不愈合、延迟愈合、畸形愈合、泛起炎症等。。。。。。

2.2 影象合金聚髌器的应用

髌骨骨折在临床骨折中数目较多，，，，，，大多因暴力撞击导致，，，，，，若获得实时有用的治疗则可在短时间内康复，，，，，，可是短时间内若患者没有获得有用的救治，，，，，，会造成膝枢纽的永世性损伤并且不可逆，，，，，，对患者的生涯造成极大的影响，，，，，，甚至终身残疾。。。。。。在临床上，，，，，，形状影象合金聚髌器治疗髌骨破损性骨折的效果很是好，，，，，，能显著缩短患者恢复的时间，，，，，，对膝枢纽功效的 恢复也极为有益 [8-10]。。。。。。

黄诗浩和宋子华 [11] 对接受治疗的骨折患者举行剖析，，，，，，25 例比照组患者手术中用张力带钢丝牢靠髌骨，，，，，，25 例视察组手术中用影象合金聚髌器牢靠髌骨，，，，，，效果显示视察组患者 治疗效果显着比比照组患者优异。。。。。。申晟等 [8] 对 63 例患者举行研究，，，，，，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牢靠髌骨，，，，，，另外 34 例 通例组患者手术中使用切开复位张力带牢靠髌骨。。。。。。两组患者相比，，，，，，使用聚髌器举行内牢靠的患者不但手术所用时间短，，，，，，清静性高，，，，，，术后膝枢纽恢复的时间也相对更短，，，，，，恢复更快。。。。。。

2.3 影象合金脊柱棒的应用

在颈椎病的治疗上，，，，，，镍钛人工颈椎枢纽的应用具有划时代的意义。。。。。。影象合金棒经由预弯，，，，，，可以对病变的脊柱举行矫正，，，，，，在临床上，，，，，，矫正后可抵达较好的效果。。。。。。徐辉和王岩 [1]通过多种方法，，，，，，证实了影象合金棒治疗脊柱侧凸的有用性。。。。。。

影象合金在脊柱外科的应用与古板的质料相比，，，，，，在力学性能和耐磨性等方面具有更优良的特征。。。。。。在力学性能方面，，，，，，其抗拉、抗扭、抗攻击性能都优于其他质料；；；；；；在耐磨性能方面也体现突出，，，，，，能镌汰微粒进入人体对骨及软组织造成的损伤。。。。。。关于古板骨科手术中难题系数较高的案例，，，，，，都能提供较强、较有用的内牢靠，，，，，，且利于降低骨质松散率 [12]。。。。。。

2.4 其他

骨科植入物中用到影象合金质料的产品除了文中提及的围绕器、聚髌器、脊柱棒以外，，，，，，尚有弓齿钉 [13]、骸骨爪、腕舟骨内牢靠叉、腕枢纽融合器等。。。。。。产品主要应用于肋骨、跖 骨、髌骨等部位的骨折治疗及脊柱的矫形。。。。。。大宗研究证实 [14]，，，，，，影象合金植入物的治疗效果要显着优于古板治疗方法。。。。。。

3、影象合金植入物的相变温度

由于镍—钛影象合金的镍、钛含量丈量的准确度不可抵达包管形状影象或超弹性的要求，，，，，，必需使用热剖析法或等效的弯曲—自由恢复法丈量合金的相变温度。。。。。。

影响相变温度的因素有许多，，，，，，其中之一是退火温度[15-17]，，，，，，且呈正相关关系，，，，，，在一定的规模内，，，，，，退火温度越高，，，，，，相变温度也会响应升高。。。。。？？？？？？？焖偃韧嘶鹗，，，，，，合金析出相和晶粒尺寸的改变都会导致相变温度的改变 [18-20]，，，，，，由此可见，，，，，，相变温度的改变与沉积温度和退火温度息息相关，，，，，，有着密不可分的关系。。。。。。相变温度的另外一个十分主要的影响因素是因素。。。。。。

影象合金具有形状影象效应和超弹性 [21]，，，，，，选择何种使用性能要凭证现实使用情形。。。。。。若想在室温下具有超弹性，，，，，，则需将 Af 点控制在 22 ～ 25℃以下；；；；；；若想在人体内具有超弹 性，，，，，，则需将 Af 点控制在 37℃以下。。。。。。一样平常植入产品相变温度低于 37℃，，，，，，进入人体后，，，，，，会由于加热爆发马氏体逆相变天生奥氏体，，，，，，使产品具有超弹性。。。。。。镍钛形状影象合金的 DSC 曲线如图 1 所示。。。。。。

马氏体—奥氏体逆相变终了温度怎样转变取决于退火温度和退火时间的改变 [22]。。。。。。固溶温度的升高加上时间的增添会造成 Mp 的温度转变，，，，，，体现为降低后又升高 [23]。。。。。。同样能影 响相变温度的尚有其冷却速率，，，，，，Ms 和 Mf 两个指标都随之降低而越来越小，，，，，，对冷却速率的降低有助于 M→A 奥氏体相变温度的提升 [24]。。。。。。

4、要害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]，，，，，，并具有超弹性的特征，，，，，，加上其低磁性、抗磨损、耐侵蚀、耐疲劳的特征，，，，，，其使用率越来越高。。。。。。在市场上应用的以二、三类医疗器械居多，，，，，，大部分 植入体内，，，，，，并且属于恒久植入物。。。。。。因此，，，，，，其要害指标显得十分主要。。。。。。；；；；；б蛩囟越鹗糁柿系闹种中阅苡任饕，，，，，，相变温度是决议产品施展作用的要害要素，，，，，，力学性能是产品性能的 重中之重，，，，，，任何一项不切合要求都将直接影响产品在体内的使用效果，，，，，，好比引起牢靠器松动、牢靠器断裂或髌骨爪松脱等征象，，，，，，造成骨不愈合或畸形愈合。。。。。。

5、影象合金植入物的生长偏向

合金若是要泛起形状影象功效，，，，，，至少具有 10 种基本合金系。。。。。。若是把所有的合金元素都思量在内，，，，，，则会有百种甚至更多。。。。。。在市场上应用最为普遍，，，，，，使用最频仍的有 Ti 基合金、Cu 基合金及 Fe 基合金。。。。。。影象合金是现在形状影象合金中研究最周全的质料，，，，，，其影象性能相对其他质料优势显著 [27]。。。。。。但由于 Ni 元素的保存，，，，，，使得影象合金的生物相容性受到一定 影响，，，，，，现在使用最多的是通过外貌涂层的步伐对影象合金的外貌举行改性，，，，，，从而提高该质料的生物相容性。。。。。。

孔祥确等 [28] 发明恒压直流阳极氧化法能使质料外貌的镍元素含量显着降低。。。。。。朱姿虹 [29] 研究了去合金化手艺在外貌改性方面的优势，，，，，，其制备的无镍层体现出优异的生物活 性。。。。。。另外，，，，，，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]、电抛光手艺、微弧氧化 [32] 等要领在外貌改性方面均获得了较好的效果。。。。。。 外貌改性也会改变其力学性能，，，，，，主要体现为影象合金的回复力，，，，，，这也是影象合金植入物性能的主要因素之一。。。。。。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 钛影象合金棒做比照，，，，，，试验效果批注，，，，，，关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。。。。。。而在外貌有涂层 的镍钛合金棒中，，，，，，6 mm 和 6.5 mm 棒力学性能比之前有所下降，，，，，，7 mm 棒无显着的转变。。。。。。Peng 等 [34] 发明通过孔隙和Ti2Ni 的协同作用可增强多孔镍钛形状影象合金复合质料的内摩擦和比强度。。。。。。

影象合金质料弹性模量与人骨靠近 [35]，，，，，，其制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，，，，，，具有毒性，，，，，，通过外貌改性 [36] 等要领抑制镍离子释放，，，，，，提高影象合金产品的生物相容性将是未来生长的重点。。。。。。另外，，，，，，随着医学手艺的高速生长，，，，，，影象合金若能团结虚拟现实手艺及人工智能手艺，，，，，，将在骨科获得更洪流平的生长。。。。。。

参考文献

[1] 徐辉, 王岩. 镍钛影象合金棒用于脊柱畸形的研究希望[J]. 脊柱外科杂志,2014, 12(2): 120-122.

[2] 原野, 曾跃林, 陈铖, 等. 镍钛形状影象合金在骨科中的研究和应用[J]. 临床磨练杂志, 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应用[J]. 国际骨科学杂志, 2017, 38(6): 364-367.

[4] 王勇平, 陈根元, 刘小荣. 镍钛形状影象合金质料在骨科应用的研究希望[J]. 生物骨科质料与临床研究, 2010, 7(2): 34-35.

[5] 李俊. 剖析镍钛影象合金围绕器治疗多发性肋骨骨折的临床疗效[J]. 中国卫生工业, 2014, 6: 110-112.

[6] 张帆, 张潍, 孙党泽, 等. 镍钛影象合金治疗创伤性连枷胸的临床效果及对骨形态爆发卵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. 镍钛影象合金围绕器治疗掌跖主干骨折的临床视察[J]. 生物骨科质料与临床研究, 2015, 12(1): 45-50.

[8] 申晟, 代朋乙, 袁延浩. 改良张力带内牢靠与镍钛聚髌器内牢靠治疗髌骨横形骨折的较量研究[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应用[J]. 生物骨科质料与临床研究, 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性能的有限元剖析[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破损性骨折治疗中的应用[J]. 包头医学院学报, 2015, 31(5): 36-37.

[12] 余洋, 李新志, 郑之和. 镍钛形状影象合金质料在骨科的应用[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 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治疗横形髌骨骨折的效果较量[J]. 中国临床保健杂志, 2019, 22(5): 653-656.

[14] 齐晓军. 镍钛影象合金质料在骨科中的应用[J]. 中外医疗, 2012,28:190-192.

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

[16] 袁志山, 马嘉丽, 冯昭伟, 等. 温度循环对镍钛形状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. Effect of cold work on martensitic transformationof Ni38Ti37V25 alloy reinforced by V nanowires [J]. J Alloy Compd, 2020, 815: 152489.

[18] 马春宝, 徐红, 陈军, 等. 接纳视觉系统和弯曲-自由恢复法测试形状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. 热处置惩罚对镍钛合金丝材超弹性和相变的影响[J]. 质料热处置惩罚学报, 2017, 38 (12): 114-120.

[23] 石世威, 袁志山, 王永辉, 等. 热处置惩罚对镍钛合金组织和相变特征的影响[J]. 质料热处置惩罚学报, 2017, 38(2): 48-54.

[24] 张艳秋, 江树勇, 赵亚楠, 等. 冷却速率对 Ti-50.9%Ni 形状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. 镍钛形状影象合金生物相容性及其外貌改性研究希望[J]. 中国修复重修外科杂志, 2018, 32(8): 1091-1095.

[26] 王成健, 孟增东, 张玉勤, 等. 镍钛形状影象合金的生物相容性研究希望[J]. 生物骨科质料与临床研究, 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介入领域的应用[J].中国医疗装备, 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外貌改性研究[J]. 功效质料, 2016, 47(1): 1007-1011.

[29] 朱姿虹. NiTi 合金外貌无镍层及生物改性层制备与表征[D]. 镇江: 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 Sci Mater Med, 2012, 23(12): 2839-2846.

[33] 汪爱媛, 彭江, 张睨, 等. 外貌改性 TiNi 影象合金棒的回复力学实验研究[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 synergistic effect 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]. J Mech 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应用和外貌改性研究希望[J] 质料导报, 2017, 31(S2): 197-200.

[作者简介] 李文娇（1988-）女，，，，，，硕士，，，，，，中级工程师。。。。。。研究偏向：外科植入物。。。。。。*[通讯作者] 马春宝（1981-）男，，，，，，硕士，，，，，，副高级工程师。。。。。。研究偏向：外科植入物。。。。。。

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