镍钛形状记忆合金的表面改性对其生物相容性的影响

镍钛形状记忆合金(nickeltitaniumshapememoryalloys,NiTi-SMA)的发展符合生物学固定(biologicalosteosynthesis,BO)的思想,是一种理想的骨科内固定材料。NiTi-SMA中含有50%左右的镍。针对释出的镍元素是否会产生细胞毒性、表面改性的NiTi-SMA生物相容性究竟如何等问题,综述了NiTi-SMA生物相容性方面的最新进展、存在问题和发展方向。     

生物学内固定材料——β钛合金与镍钛形状记忆合金

生物学内固定(biological osteosynthesis，BO)是骨折治疗观念的发展方向，β钛合金与镍钛形状记忆合金的发展与BO的思想吻合，因此具有广阔的发展前景。本综述了上述材料的多项优良性能，着重介绍了基础研究和临床应用的最新进展。     

镍钛形状记忆合金的生物相容性研究进展

镍钛形状记忆合金(Nickel titanium shape memory alloys,Ni Ti-SMA)因具有良好的生物相容性、形状记忆效应以及超弹性等优异性能成为理想的体内固定材料,目前已广泛的应用于临床治疗。由于镍钛形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性可以有效避免应力遮蔽引起的材料断裂,因而有望长期存于人体内,但是合金在人体内受腐蚀释放的镍离子存在生物毒性,对局部组织有致敏甚至是致癌作用,所以又限制了其在临床上的广泛应用。本文综述了镍钛形状记忆合金生物相容性相关的文献,总结镍钛形状记忆合金在体外、动物体内生物相容性以及临床应用的生物相容性方面的研究进展,并指出镍钛形状记忆合金的表面处理在提高其生物相容性方面的重要性。     

生物学内固定材料--β钛合金与镍钛形状记忆合金

生物学内固定(biological osteosynthesis,BO)是骨折治疗观念的发展方向,β钛合金与镍钛形状记忆合金的发展与BO的思想吻合,因此具有广阔的发展前景.本文综述了上述材料的多项优良性能,着重介绍了基础研究和临床应用的最新进展.     

镍钛形状记忆合金骨植入物镍离子释放的体外测试方法

目的 镍钛形状记忆合金骨植入物临床使用过程中存在镍离子析出的风险，植入物镍离子释放在体内很难直接测试，为此本文建立一种镍钛形状记忆合金骨植入物镍离子释放的体外测试方法。方法 选用磷酸盐缓冲盐溶液(phosphate buffer salt solution,PBS)作为测试液，用于植入物镍离子的浸提，将植入物置于带盖容器中，容器中装有PBS，将容器静置在温度稳定控制的恒温培养箱内(37±1)℃下，静置相应设置的时间点，每个时间点设1组空白试验和3个相同平行试样进行镍释放量测定，分别用石墨炉原子吸收光谱仪(atomic absorption spectrometer,AAS)和电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)设备测试溶液中镍离子浓度。结果 随时间推移从器械中释放出来的镍离子浓度整体呈下降趋势，镍离子释放时点为4周时，释放周期结束，AAS测得镍离子释放量平均值为0.37×10^-3μg/(cm²·d)，累计释放量平均值为10.22×10^-3     

腰椎椎体间镍钛记忆合金支架的生物力学分析

目的 测试镍钛记忆合金支架的力学性能及用于腰椎间融合术的体外生物力学性能。方法 通过力学测试机测试支架的力学性能,并在新鲜腰椎标本上模拟腰椎间融合术,对比分析镍钛记忆合金支架及其配套的骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨方法、传统盒状融合器用于腰椎间融合术的生物力学性能。结果 镍钛记忆合金支架最大抗压强度为(12 964±962) N,记忆特性有效范围内最大形变为(4.68±0.03) mm,形状恢复率为99.86%。相比于正常腰椎模型,单独使用镍钛记忆合金支架植入模拟腰椎间融合术后手术节段稳定性在前屈、后伸、侧屈、旋转方向上均有增加,与采用传统盒状融合器相当(P>0.05)。而在复合使用配套设计的自体骨粒-可吸收骨水泥混凝物植骨后,手术节段活动度进一步降低(P<0.05),节段稳定性与附加椎弓根螺钉内固定组相当(P>0.05)。镍钛记忆合金支架植入后的抗拔出强度弱于传统盒状融合器(P<0.05),在配合使用自体骨粒-可吸收骨水泥混凝物植骨时的抗拔出强度显著强于传统盒状融合器(P<0.05)。结论 本研究的镍钛记忆合金支架同时配套设计了相匹配的骨粒-骨水泥混凝...     

镍钛形状记忆合金植入物在骨科的应用*

近年来,由镍钛形状记忆合金材料制成的骨科植入物种类越来越多,使用越来越广泛。其优异的形状记忆功能及低磁性、抗磨损、耐腐蚀、耐疲劳的特性使其在骨科植入物方面表现突出。由于其较好的组织相容性及弹性,可适应各种临床需要,也得到了广大医生的青睐。而镍钛形状记忆合金植入物产生影响的因素也是复杂多样的,这些因素对植入物在体内是否能发挥预期的作用至关重要。本文将对镍钛形状记忆合金植入物应用的研究现状及进展进行综述。     

医用镍钛形状记忆合金羟基磷灰石涂层的制备及其生物活性

背景：目前多采用等离子喷涂技术在钛及其合金表面涂覆羟基磷灰石涂层,制备成复合材料。但由于羟基磷灰石与钛合金基体的热膨胀系数相差较大,涂层在冷却过程中易产生脱落。 目的：在医用镍钛形状记忆合金表面制备致密、均匀的羟基磷灰石生物陶瓷涂层,利用动物实验考查镍钛/羟基磷灰石涂层材料的生物相容性。 方法：利用阴极旋转法在低温条件下从含钙、磷离子的电解水溶液中在镍钛形状记忆合金表面沉积了磷酸钙涂层,经碱处理获得羟基磷灰石涂层。分析工艺参数对涂层结构的影响。利用动物植入实验对该复合材料的生物活性进行研究,并与镍钛/羟基磷灰石与Ca₃(PO₃)₂•2H2O混合涂层复合材料、医用镍钛形状记忆合金、医用钛合金进行对比。 结果与结论：电化学沉积-碱处理方法适合在镍钛形状记忆合金表面制备羟基磷灰石生物活性陶瓷涂层,沉积电压、温度对涂层结构有强烈影响。4种不同材料植入动物体内后周围均出现不同程度的组织增生,在骨膜组织切片中都可见软骨细胞且有骨小梁形成,涂覆有羟基磷灰石涂层的植入材料组织反应较轻,相应的组织切片中所显示出的软骨细胞、骨小梁数量最多,分布均匀,表明羟基磷灰石涂层提高了医用镍钛形状记忆合金的生物活性。         

支架-骨粒-可吸收骨水泥式腰椎间融合术的有限元分析

目的采用有限元分析方法研究镍钛记忆合金支架-自体骨粒-可吸收骨水泥式腰椎间融合术的生物力学性能。方法依次建立正常L3～5节段有限元模型(M0)、盒状融合器模拟植入的L4～5椎间融合术模型(M1)、镍钛记忆合金支架模拟植入的L4～5椎间融合术模型(M2)以及镍钛记忆合金支架模拟植入复合骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨的L4～5椎间融合术模型(M3)。对模型进行力学加载,分析各模型生物力学稳定性和L4椎体下终板的峰值应力。结果 M1、M2模型L4～5节段在前屈、后伸、侧屈、轴向旋转方向上的活动度较M0模型明显降低。在M3模型中,手术节段稳定性进一步提高,且L4下终板峰值应力远小于M1、M2模型。结论镍钛记忆合金支架与传统盒状融合器在单独用于腰椎间融合术时具有生物力学等效性,在复合应用骨粒-可吸收骨水泥混凝物浇注植骨后能进一步提升稳定性及降低终板应力。     

镍钛形状记忆合金表面改性后的血液相容性

背景：镍钛形状记忆合金植入人体内必需要有很好的生物相容性和生物安全性。 目的：观察分析镍钛形状记忆合金表面改性后对其生物相容性的影响。 方法：将镍钛形状记忆合金随机分为两组,经阴极电沉积法处理的材料为实验组,未经处理的为空白组,通过扫描电镜观察实验组材料表面的变化,并测定材料的溶血率和动态凝血时间。体外培养骨髓基质干细胞,与两组材料复合培养,通过MTT法检测两组材料中细胞存活数量。 结果与结论：镍钛形状记忆合金表面改性后,表面出现由很多的纳米级颗粒紧密聚集形成的Ti-O膜,实验组材料的溶血率下降,凝血时间延长,两组材料与骨髓基质干细胞复合培养第2,4,6天,实验组吸光度比空白组明显增高(P < 0.05)。说明镍钛形状记忆合金经阴极电沉积法表面改性后具有较好的生物相容性和生物安全性。     

医用镍钛形状记忆合金的表面改性及生物相容性

背景：近等原子比镍钛形状记忆合金以其8%的形变率、上万次的循环次数、优异的抗腐蚀性以及低弹性模量、低磁和射线不透性,成为理想的生物植入材料之一。 目的：论述医用近等原子比镍钛形状记忆合金的表面改性及其生物相容性。 方法：由第一作者检索1990/2008 PubMed数据库及万方数据库有关医用镍钛形状记忆合金的表面化学处理、化学修饰及植入生物组织后镍离子溶出等方面的文献。 结果与结论：近等原子比镍钛形状记忆合金中含镍量较高,对其是否能在人体内安全地长期使用一直存有争议,合金表面改性是提高植入物的生物相容性、解决这一问题的有效途径。镍钛记忆合金可通过表面改性降低镍离子释放,提高生物相容性,为此,国内外学者均做了大量研究工作。但当前对于含镍钛医用合金置入后体内镍离子的代谢过程方面的研究尚不够系统和全面。     

镍钛形状记忆合金血管内支架组织相容性实验研究

将锥形记忆合金支架分别植入６只猪右侧髂动脉。用以研究镍钛形状记忆合金血管内支架生物相容性，支架植入前入植入后８个月，观测动物血常规，肝肾功能以及毛发中镍钛元素含量，均无明显变化（Ｐ〉０．０５），支架植入后８个月处死动物，全身重要脏器（肝、脾、肾、肺、心、脑等）病理学检查结构正常，无淋巴细胞和单核细胞浸润，支架植入部位上游血管壁内膜光滑，内皮细胞结构正常，内弹力板完整，支架植入段为完整肉芽组织阻塞，     

采用一种新型动态牙合力加载装置研究力对镍铬烤瓷合金中镍离子释放的影响

目的 设计一种新型动态力加载装置,研究牙合力对镍铬烤瓷合金中镍离子释放的影响。方法 依据人咀嚼的平均力(45 N)和频率(80次/min)设计一种动态牙合力加载装置。运用该装置研究3种常用镍铬烤瓷合金（上齿牌、Stellite、BEGO）分别在pH 2.3和pH 7.0的人工唾液中镍离子的释放量。结果 新型动态牙合力加载装置能够模拟咀嚼频率进行人体平均力的加载。当pH 2.3时,上齿牌、Stellite和BEGO 3种镍铬烤瓷合金镍离子释放量分别为 6.9(2.07) μg/cm2、3.7(0.662) μg/cm2和5.88(1.57) μg/cm2;当pH 7.0时,分别为0.272(0.059) μg/cm2、0.144(0.014) μg/cm2和0.435(0.053) μg/cm2。同种镍铬烤瓷合金材料在pH 2.3的人工唾液中镍离子的释放量均远大于在pH 7.0环境下的释放量,两者具有显著的统计学差异（P<0.01）。结论 动态力加载装置可有效地被用于体外研究牙合力对镍离子释放的影响。酸性环境可明显加快镍铬烤瓷合金中镍离子释放。本研究中Stellite镍铬烤瓷合金释放的镍离子量相对最少。     

镍铬合金烤瓷修复体拆除前后患者血清镍铬含量的检测与评估

背景：目前关于镍铬合金烤瓷修复体是否会对人体造成系统性影响的研究尚较少报道。 目的：通过对镍铬合金烤瓷修复体拆除前后患者血清中镍铬元素含量的测定,对其临床应用安全性进行科学评估。 方法：选取因怀疑镍铬烤瓷修复体的镍、铬元素对全身有影响,而要求拆除原修复体的患者69例,在修复体拆除前、拆后1个月,分别运用石墨炉原子吸收光谱法对患者血清中镍、铬含量进行检测,并按年龄、性别、修复体数目、修复体戴入时间以及修复体有无金属暴露等因素进行分组分析。 结果与结论：69例患者在镍铬烤瓷修复体拆除前后所测的血清镍、铬含量结果差异无显著性意义(P > 0.05),而且患者的血清镍、铬含量与年龄、性别、修复体的数量、修复时间以及有无金属暴露等均无明显的相关性(P > 0.05)。提示镍铬合金烤瓷修复体所释放的镍、铬离子量微小,不足以对人体血清中的镍、铬含量造成影响。     

形状记忆合金超弹性自扩张血管支架的优化设计

自扩张型镍钛合金血管支架由于其良好的生物相容性与超弹性,可以很好地解决支架植入后的再狭窄问题.利用有限元软件ANSYS对支架在血管中的自扩张行为进行模拟,并对支架的网格形状与尺寸进行优化设计.     

椎体解剖与EVS的曲变差分析*

目的研究国人脊柱椎体的解剖特点和记忆合金特性,利用几何数学原理分析探讨记忆合金可扩张椎体支架(EVS)的设计参数与曲变差,探讨EVS椎体内扩张的安全性。方法 10具完整干燥脊柱标本,测量椎体前(A)、中(H)、后(B)的高度和椎体终板截面内倾距离长L与R及中心线长M,以M为EVS长度设计参数;Excel软件统计分析;运用几何原理分析EVS的曲变关系。结果 T4~L5椎体终板水平截面L/R长度为22~31mm(测量范围为18~35mm),中心线M为20~29mm,(测量范围为17~32mm),M略小于L/R;椎体中高为15~23mm(测量范围为12~26mm);椎体中高与椎体上终板矢状轴前后缘的比值H/M为0.70~0.80;弧长f取23mm可以满足临床国人胸腰段椎体压缩骨折EVS的设计要求。EVS的曲变差在1.0~6.0mm之间:临床常见的胸腰段椎体EVS曲变差为2.0mm~3.0mm之间;特殊设计球形EVS曲变差为4.0mm~6.0mm。结论椎体侧位前后缘距离M可作为EVS的设计参数和应用规格的选择依据;EVS在椎体内可以安全的扩张。     

镍钛形状记忆合金骨板形状恢复能力测试方法的研究

目的 建立镍钛形状记忆合金骨板形状恢复能力测试方法.方法 首先确定镍钛形状记忆合金骨板形状恢复能力标准评价体系需要测试相变温度、形状恢复力、形状恢复率,然后分别建立骨板相变温度、形状恢复力、形状恢复率的标准测试方法.因各企业生产的镍钛形状记忆合金骨板形状结构不同,为保证测试方法的统一性,测试采用标准试样代替,试样使用原材料与被替代产品的原材料为同一批次,机械加工处理工艺保持一致.结果 根据已上市产品技术文件,镍钛形状记忆合金骨板相变温度Af点为37℃,产品形状恢复率应大于95％.按照本文提供的相变温度、形状恢复力、形状恢复率测试方法,试样测试时恢复至原始形状相对应的温度为37℃,即镍钛形状记忆合金骨板的Af点为37℃;依据镍钛形状记忆合金骨板临床使用时的温度,将试样测试温度设置为37℃,试样在31℃～37℃温度区间恢复力数据曲线一直上升,到达峰值后趋于稳定状态,通过数据分析,峰值的恢复力数据即镍钛形状记忆合金骨板工作时的形状恢复力,试样形状恢复力测试结果平均值为64.18 N;两种试样测试形状恢复率,并计算分析数据,所有试样形状恢复率均大于95％,与厂家提供的技术文件相符合.结论 结果说明提供的镍钛形状记忆合金骨板形状恢复能力(相变温度、形状恢复力、形状恢复率)的测试标准方法,可为企业的质量监管提供依据,为监管部门提供监管指南,按照测试方法通过测试评价后可保证产品临床使用的安全性.     

镍钛形状记忆合金环抱器治疗跖骨干骨折疗效回顾

目的回顾性分析运用镍钛形状记忆合金环抱器治疗跖骨干骨折的临床疗效。方法自2010年2月~2014年2月笔者所在科室运用镍钛形状记忆合金环抱器治疗跖骨骨干骨折37例,男22例,女15例,平均年龄40.1岁,术后进行随访并评价疗效。结果本组病例均获得随访,平均随访时间10.3个月,3例术后伤口感染后经临床处理愈合,1例环抱器松动,其余患者无骨折不愈合,延迟愈合,再骨折,环抱器松动,异位骨化症等并发症。结论运用镍钛形状记忆合金环抱器治疗跖骨干骨折方法简便,固定可靠,疗效确切,是一种较好的临床方法。     

口腔正畸用镍钛弓丝的腐蚀性及防腐蚀

背景：口腔正畸用镍钛弓丝临床使用后期常发生弓丝力学性能降低现象,严重影响了临床治疗效果,有研究表明口腔唾液电解质环境腐蚀是影响其性能的主要因素之一。 目的：综述近年国内外关于口腔正畸用镍钛弓丝腐蚀性研究的进展。 方法：采用计算机检索中国知网数据库CNKI 1995-01/2010-10,PubMed数据库和Elsevier(ScienceDirect)数据库1975-01/2010-10与正畸用镍钛弓丝腐蚀性相关得研究。 结果与结论：在复杂的口腔环境中,温度、负载、氟离子等因素均能加速对正畸用镍钛弓丝的腐蚀,不同程度地影响正畸用镍钛弓丝的性能,降低正畸镍钛弓丝的机械性能,增大表面粗糙度进而延长了正畸治疗疗程,增加了正畸治疗成本。正畸用镍钛弓丝腐蚀所释放的镍离子降低了其生物安全性。防腐蚀处理能提高镍钛弓丝的抗腐蚀能力,主要应用表面处理技术,但目前安全有效的方法并不多,对正畸用镍钛弓丝的腐蚀和防腐蚀还有待于进一步深入研究。     

镍钛记忆合金弹性弓计算机辅助设计的有限元法初步研究

目的:探讨一种用于计算机辅助设计的镍钛记忆合金(NTMA)弹性弓有限元模型的建立方法.方法:用Pro/E软件建立具有半个正弦波形状的镍钛记忆合金弹性弓的几何模型,导入Marc软件,对其进行几何修复后生成实体单元,并按实际模拟边界条件,按镍钛合金定义初始条件和材料特性,最终得到镍钛记忆合金弹性弓有限元模型.结果:建立了用于计算机辅助设计的镍钛记忆合金弹性弓有限元模型,可以预测一定形状的弹性弓在变形过程中(各时段)其本身结构中各节点、单元的受力、位移情况.结论:本研究率先运用镍钛记忆合金有限元模型进行计算机辅助设计,这一技术将有助于提高镍钛记忆合金器件的设计精度,并缩短其设计周期,节约设计成本.