醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步延長了人類的壽命。隨著金屬級合金在內(nèi)外科應(yīng)用中新用途的開發(fā)，新的進(jìn)展不斷取得。據(jù)了解，2016年，在美國就進(jìn)行了5000萬多次外科手術(shù)。隨著每年外科手術(shù)次數(shù)的增長，對微創(chuàng)手術(shù)的需求也在增長，因?yàn)槠渚哂泻芏嗟暮锰帲ɑ謴?fù)時間短、手術(shù)對患者的總體影響較小等。
不銹鋼仍是醫(yī)療器械最常用的材料，因?yàn)樗δ苋妗⒕哂猩锵嗳菪裕页杀据^低。鈦、鈷鉻合金等其他材料也推動了技術(shù)進(jìn)步。鎳鈦合金（UNSN01555）是一種鎳鈦形狀記憶合金，也是醫(yī)用金屬材料中的佼佼者，在多種醫(yī)療應(yīng)用中使用日益廣泛。
鎳鈦合金指引著前進(jìn)的方向
鎳鈦合金是一種具有超彈性和形狀記憶性質(zhì)的非凡材料。它含有55％的鎳和45％的鈦，是制作醫(yī)用植入物的一種極佳材料。鎳鈦合金具有生物相容性和卓越的性質(zhì)，因此過往采用不銹鋼的很多應(yīng)用已被鎳鈦合金取代。
鎳鈦合金醫(yī)用絲材的三大應(yīng)用為血管導(dǎo)絲、診斷導(dǎo)絲和牙弓絲。每年都有數(shù)百噸鎳用于鎳鈦合金和不銹鋼醫(yī)用絲材的生產(chǎn)，它們又被用于改變生活的解決方案和挽救生命的情形。Grand View研究公司2014年發(fā)布的一份研究報告表示，到2020年，全球?qū)Ыz市場的規(guī)模預(yù)計將達(dá)到21.9億美元。未來6年內(nèi)，目標(biāo)疾病的日益流行以及老年人群基數(shù)的不斷增長將進(jìn)一步推動導(dǎo)絲需求。
導(dǎo)絲是一種很細(xì)的柔性醫(yī)用絲材，插入體內(nèi)對較大器械進(jìn)行引導(dǎo)，例如導(dǎo)管、中心靜脈導(dǎo)管或喂食管。雖然導(dǎo)絲以前用于冠狀動脈手術(shù)，但現(xiàn)在隨著其使用量的穩(wěn)步增長以及擴(kuò)展到更多的醫(yī)療專業(yè)領(lǐng)域，它已成為越來越多的醫(yī)療程序的組成部分。
“與不銹鋼絲相比，鎳鈦合金絲的超彈性高出16倍，而且能經(jīng)受8％的應(yīng)變，而不銹鋼絲在初始形狀發(fā)生變形之前只能經(jīng)受0.5％左右的應(yīng)變。例如，取一個鎳鈦合金制成的回形針并將它彎曲成90°角，它會彈回原先的形狀。”鎳鈦合金、不銹鋼和專用醫(yī)用絲材供應(yīng)商韋恩堡金屬公司鎳鈦合金產(chǎn)品經(jīng)理David Plumely說道，“鎳鈦合金絲具有優(yōu)良的‘推送能力’、良好的抗縱向彎曲性，而且能維持其平直度。這些都是導(dǎo)絲的寶貴性質(zhì)。過去10年內(nèi)，我們鎳鈦合金產(chǎn)量的年增長率達(dá)到10％，而且將來仍有持續(xù)增長的機(jī)會，包括醫(yī)療和非醫(yī)療領(lǐng)域。”鎳鈦合金的另一種重要應(yīng)用是加強(qiáng)導(dǎo)管聚合物管，其中編織鎳鈦合金作為內(nèi)外聚合物層之間的加強(qiáng)材料。
可以適應(yīng)大應(yīng)變的支架
鎳鈦合金具有適應(yīng)較大應(yīng)變的卓越能力，而且與人體有生理和化學(xué)相容性，因此成為醫(yī)療器械工程設(shè)計領(lǐng)域的一種極佳材料。鎳鈦合金的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域之一是支架。鎳鈦合金支架可以在一個溫度下制作，在另一個溫度下折疊成較小的尺寸，然后插入動脈中依靠體溫將它加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上并恢復(fù)原先的尺寸。
鎳鈦合金血管支架是由一條槍鉆桿子制成的，按精確的尺寸要求進(jìn)行加工后，通過激光切割成形。用于治療動脈瘤的血管支架管一般直徑為25.4毫米（1英寸），可以“壓縮”到只有6毫米~7毫米（1/4英寸）的直徑，然后插入輸送裝置管和患者主動脈中。支架會自行擴(kuò)張并形成原始形狀，從而讓醫(yī)生修復(fù)動脈瘤。
高強(qiáng)度不銹鋼的應(yīng)用
“302型（UNSS30200）、304型（UNSS30400）和316L型（UNSS31603）奧氏體不銹鋼醫(yī)用絲材有很多應(yīng)用。”韋恩堡金屬公司的AustinLucas說道。這些極細(xì)的醫(yī)用絲材直徑介于0.1016毫米~2.54毫米之間，而且經(jīng)拉伸后可以變得更細(xì)。“不銹鋼合金是極佳的材料，因?yàn)樗鼈兛梢栽诘蜏毓ぷ鳁l件下達(dá)到高強(qiáng)度（400~500+千磅／平方英寸），例如0.127毫米絲材的強(qiáng)度為450千磅／平方英寸。這一點(diǎn)對于很小、很細(xì)部件的生產(chǎn)非常重要。”它們在血管治療、神經(jīng)刺激治療、內(nèi)鏡檢查、矯形外科、口腔正畸和牙科植入等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
在開心手術(shù)中，必須使胸骨斷裂來分開肋骨架，這樣外科醫(yī)生才能夠給心臟動手術(shù)。手術(shù)完成時需要把肋骨拉回到一起并借助胸骨閉合絲進(jìn)行閉合。閉合絲一般由316L型不銹鋼醫(yī)用絲材制成。304型不銹鋼醫(yī)用絲材經(jīng)常用作血管手術(shù)中初次進(jìn)入靜脈和動脈的導(dǎo)絲。一些支架設(shè)計采用304型不銹鋼。304型和302型不銹鋼的其他常見應(yīng)用包括管心針、導(dǎo)管、彈簧、縫合針和心軸。在很多外科干預(yù)治療中經(jīng)常采用U形釘來閉合傷口。這些U形釘是由316L型和304型不銹鋼絲制成的。后一種等級也在牙弓絲中使用。
絲線、導(dǎo)銷和縫合針
克氏針鋼絲（簡稱“K鋼絲”）和骨圓針由植入級316L制成，矯形外科醫(yī)生將它們用作固定骨折部位、骨頭重建的植入式器械，而且用作插入另一種植入物的導(dǎo)銷。它們也可以穿過皮膚植入，從而給骨骼系統(tǒng)施加拉力。4到6周后，骨頭愈合后，導(dǎo)銷就能拆除了。316L型不銹鋼的其他用途包括矯形外科纜索。
醫(yī)用植入物應(yīng)用中的不銹鋼醫(yī)用絲材采用真空電弧重熔法（VAR）生產(chǎn)，這是適用于針對重要應(yīng)用中化學(xué)和機(jī)械均質(zhì)性較高材料的一種二次熔煉工藝。需要采用這類化學(xué)性質(zhì)受控且純度較高的材料來保證疲勞強(qiáng)度的一致性，而疲勞強(qiáng)度在很多醫(yī)療應(yīng)用中極為重要。
不銹鋼醫(yī)用絲材也用于縫合針的生產(chǎn)。例如，縫合針必須具備極高的強(qiáng)度和延展性才能防止彎曲和斷裂，并達(dá)到足夠的剛度和組織穿透性能，才能在外科醫(yī)生的手中實(shí)現(xiàn)良好的控制性能。為了滿足這些材料要求，縫合針一般由高性能的時效硬化馬氏體不銹鋼合金制成，例如Custom455（UNSS45500）和Custom470。
對創(chuàng)新應(yīng)用的不斷追求
各種其他含鎳特種絲線也應(yīng)用于醫(yī)療，例如FWM1058／Elgiloy／Phynox／Conichrome（UNSR30003），這是一種鈷鉻鎳鐵合金。其應(yīng)用包括絲材型支架、過濾器、心臟起搏器導(dǎo)線和矯形外科植入物。另外，鈷鎳鉻鉬合金35NLT（或該合金的其他型式）憑借高彈性模量應(yīng)用于起搏導(dǎo)線、管心針、導(dǎo)管和矯形外科纜索和永久植入。
醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步離不開卓越性質(zhì)高性能材料的推出。鎳鈦合金及含鎳合金等生物相容性材料不僅要滿足醫(yī)療器械設(shè)計師目前的需求，還必須為新的概念和可能性提供必要的技術(shù)規(guī)范。在對新應(yīng)用的不斷追求中，這些材料一定會成為激動人心、非凡的未來創(chuàng)新材料。
（本文由國際鎳協(xié)會提供資料整理而成）
