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医用钛合金超声微弧氧化工艺参数对涂层厚度及孔隙率影响
在医用Ti-3 Zr-2 Sn-3 Mo-25 Nb钛合金表面采用超声微弧氧化技术,磷酸盐电解液浓度为0.18 mol/L,研究微弧氧化的主要工艺参数电压、频率、占空比、阴阳极间距离、时间对涂层厚表面形貌、孔隙率、涂层厚度影响规律,并在此基础上,研究超声对涂层质量的影响.通过SEM、AFM观察涂层形貌,借助TT260涂层涡流测厚仪测定涂层厚度,采用ImageJ 6.0软件测定涂层表面孔隙率大小.结果表明:佳微弧氧化电压为350 V,脉冲频率为550 Hz,占空比为20％,阴阳极间距离为55 mm,氧化时间为8 min,涂层表面为多孔分布,涂层厚77.7 μm,孔隙率为22％.超声波引入,增加涂层厚度,可使生物涂层厚度分布更均匀,提高了涂层的结合强度,涂层晶粒均为纳米级的三维岛状结构,岛与岛之间为连续结构.
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结合3D打印技术治疗严重髋臼缺损的髋关节翻修术一例
患者女性，68岁，因右髋关节二次翻修术后1年，左髋部疼痛数月入院。自诉右髋疼痛，活动受限。体查见右大腿外侧约25 cm陈旧手术瘢痕，无肿胀、青紫，右髋部无明显压痛，不能直腿抬高，足跟纵向叩痛阳性。患者骨密度T值小于－2.5，属于严重骨质疏松，术前X线及CT检查示右股骨髋臼假体中心性脱位，脱入盆腔内，髋臼固定螺钉断裂（图1）。根据髋臼骨缺损分型定义为PaproskyⅢ型，术前采用金属去伪影技术，以骨盆3D打印还原患者骨盆骨缺损及假体与重要血管的毗邻关系（图2，3），结合对侧正常髋臼数据，设计出可大匹配度翻修的髋臼假体，以其达到初期稳定（图4）。通过3D打印技术打印出医用钛合金髋臼假体（图5）。术中采取前入路，术前放置双极尿管以保护输尿管，放置气囊至右侧髂总动脉以减少术中出血、提高手术安全性（图6），取出突入盆腔内的髋臼假体，然后根据术前计划、依照骨性标志植入翻修假体，并在设计钉孔处，钉入设计长度螺钉，令髋臼稳定服贴（图7，8）。该手术顺利，且麻醉满意，术中出血600 ml，输红细胞悬液3 U，手术耗时120 min。髋关节翻修术后采用X射线拍摄髋臼假体平片，根据松动标准进行影像学评价及Harris评分定期随访，结果如下：翻修术后随访3个月，髋关节假体位置良好（图9），活动度较翻修前显著增高，Harris评分较术前显著增高。患者下肢等长，后一次随访时无早期感染、脱位，无盆腔不适感。影像学显示无髋臼假体松动与移位，无关节假体脱位，未发生假体断裂。
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医用钛合金的生物相容性研究
在科学技术不断发展的今天,人们越来越重视生命科学的研究,生物医用材料作为生命科学和材料科学交叉前沿领域,对人类的康复工程起着不可估量的作用.
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Ti-6Al-4V医用钛合金表面载银涂层的制备和抗菌性能研究
目的 通过两步微弧氧化法在医用Ti-6Al-4V表面制备载银多孔涂层,研究其抗菌性能.方法 选用医用Ti-6Al-4V,在其表面先采用250V低电压微弧氧化法制备TiO2预涂层,然后将样品浸入到浓度1 mol/L的AgNO3溶液浸泡2h,再经紫外光照射3～5h,纵实现银颗粒在预涂层上的固定,后在含银(浓度0.2 mol/L)电解液中经过350V正向电压的二次微弧氧化处理制备出载银多孔涂层.利用扫描电子显微镜和能量分散谱仪对涂层表面形貌、载银量进行了表征,并通过金黄色葡萄球菌检验了涂层的抗菌性能.结果 Ti-6Al-4V表面预涂层呈多孔状,孔洞呈火山口形,平均孔径0.71 μm,而载银涂层表面平均孔径约为1.57 μm.银颗粒分布在微孔表面和孔洞内壁,涂层平均银含量约为8％.抗菌试验结果显示,当载银涂层与细菌的接触1d后,对金黄色葡萄球菌的杀菌率均达到96.94％,7d后抑菌率仍达到71.27％.结论 通过两步微弧氧化法可在医用Ti-6Al-4V钛合金表面制备出具有良好抗菌活性的载银涂层.
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新型生物医用钛合金组织与性能研究进展
文章综述了传统生物医用钛材料及新型医用钛合金组织与性能的研究发展现状,重点介绍了国内外对目前热点研究的新型医用β型钛合金在弹性模量、复杂的相转变、超弹性、超细晶制备及组织性能研究方面的进展,为新型医用钛合金的设计、开发及应用提供了参考.
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钛合金板置入内固定修复老年肱骨远端骨折的生物相容性
背景：肱骨远端骨折是一种常见的骨折类型，临床对老年患者进行治疗的时候，可采用保守治疗或者金属植入物内固定治疗，但关于具体治疗方案的选择，目前尚缺乏明确的定论。目的：探讨钛合金植入物内固定治疗老年肱骨远端骨折的临床修复效果和生物相容性。方法：纳入老年肱骨骨折患者41例，均为儋州市第一人民医院2011年7月至2014年7月收治的住院患者。按照患者意愿选择修复方案，其中对照组22例实施常规保守治疗，观察组19例实施钛合金植入物内固定治疗。治疗后随访12个月，观察两组的肘关节活动度和肘关节功能恢复效果以及不良反应发生情况，并进行比较。结果与结论：经保守治疗和内固定治疗之后，两组患者的肩关节活动度各项指标评分及总分较之治疗前均得到显著的提高(P <0.05)；且治疗后观察组的肩关节活动度各项指标评分及总分均显著高于对照组(P <0.05)。经疗效评定，对照组评定为优、良的分别有4例和3例，观察组为8例和4例，对照组的治疗优良率显著低于观察组(P <0.05)。观察组患者钛合金植入取出时内固定物周围软组织有2例存在轻微的炎性增生现象，其余患者均未出现炎性增生或者组织包膜等。观察组术后有1例患者出现尺神经支配区麻木，实施营养神经治疗之后麻木感觉消失。1例患者出现切口感染，实施积极抗生素治疗之后感染得到有效的控制，未引起严重后果。经随访，所有患者未出现骨折不愈合或者内固定物松动等。结果表明，钛合金植入物内固定治疗老年肱骨远端骨折可以获得较之保守治疗更好的修复效果，有效改善患者的肘关节功能，且钛合金材料具有良好的生物相容性。
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钛合金植入物内固定修复老年肱骨远端骨折：可行及有效性分析
背景：老年人肱骨远端骨折的临床治疗具有一定的难度，针对老年患者的特殊性，临床治疗老年肱骨远端骨折的时候，采取保守治疗还是金属植入物内固定治疗仍存在一定的争议。
目的：探索金属植入物内固定修复老年肱骨远端骨折的可行性及有效性。
方法：从北京市仁和医院2008年9月至2013年9月收治的老年肱骨远端骨折住院患者中选择35例进行研究，其中19例实施医用钛合金植入物内固定治疗的患者作为实验组，另16例实施常规保守治疗的患者作为对照组。
结果与结论：35例患者均获得随访。实验组肘关节功能评估为优的患者有8例，良4例，总优良率为63%，显著高于对照组的31%(P<0.05)。实验组有3例患者出现切口感染，2例患者出现尺神经支配区的感觉麻木，均经积极对症治疗后痊愈，未出现骨折不愈合以及内固定物松动等情况。表明金属植入物内固定治疗老年肱骨远端骨折可以获得良好的效果，具有一定的应用可行性及有效性。 -
医用新型钛合金的口腔刺激试验
目的:探讨分析TLE、TLM这两种新型的医用钛合金对口腔黏膜的刺激作用,为口腔相关的疾病治疗提供临床依据.方法:选取生命状况良好的小白鼠,将小白鼠随机分为A、B、C、D组,即是TLE组、TLM组、阳性对照组、阴性对照组.之后缝合试样于小白鼠的颊囊,对小白鼠进行2周的观察,后作出大体的观察评价以及组织学评价.结果:A、B、D三组的小白鼠没有出现局部及全身的不良反应,在组织学方面的评价刺激指数为0,在反应程度上也属于无刺激.结论:TLE,TLM两种新型钛合金在试验条件下对口腔黏膜无刺激,在医学上可以根据实际选择性使用.
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3D打印钛及钛合金医疗器械的优势及临床应用现状
3D打印作为一种新型快速成型制造技术,在个性化、复杂三维结构及难加工医疗器械的制造中,无论在成本还是交付时间上,都体现出传统技术无可比拟的优势.本文概述了3D打印医疗器械的主要应用特点和优势,重点论述了3D打印钛及钛合金医疗器械的研究动态、临床应用及病例,对其大规模广泛应用和推广前景进行了展望.
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β钛合金特性及其在骨科领域的应用现状和研究进展
目前常用于骨科的生物医学金属材料主要有不锈钢、钴铬合金、形状记忆合金、钛合金、贵金属材料等,其中钛合金凭借比重小、比强度高,具有较低的弹性模量、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性等特性[1],迅速在骨科领域得到了广泛而深入的发展和应用,成为人工关节(髋、膝、踝、肩、肘、腕、指关节等)、骨创伤产品(螺钉、钢板、髓内钉等)、脊柱内固定系统等骨科用内植入产品的理想材料[2-5].生物医用钛合金按显微组织类型可以细分为α型钛合金(如纯钛系列)、β型钛合金(如Ti-12Mo-6Zr-2Fe等)和α+β型钛合金(如Ti-6Al-4V等)三大类.与α型钛合金、α+β型钛合金相比,β型钛合金不含V和Al两种有毒元素,具有更低的弹性模量、更高的强度以及更好的生物相容性,不易产生“应力屏蔽”现象,因而具有更优异的综合性能,更适于作为植入物植入人体,成为了近年钛合金材料研究的热点.
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β钛合金研究进展及其在骨科中的应用前景
前言医用钛合金的发展经历了三个阶段:纯钛和六铝四钒钛合金;以Ti-6A1-7Nb和Ti-5A1-2.5Fe为代表的a+β型合金;具有更好生物相容性和更低弹性模量的β钛合金.本文从材料学角度和生物相容性角度重点介绍了新型β钛合金的国内外研究进展.另外,本文还探讨了新型低弹性模量β钛合金在骨科方面的应用前景.
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医用钛合金的表面改性
金属材料是目前临床骨科中应用广泛的生物材料之一.临床应用的金属材料主要包括:不锈钢、钴基合金、钛合金及记忆合金等[1～2].传统的不锈钢、钴基合金,由于其自身的缺陷,在临床应用中发现存在不少问题,如生物相容性差,组织反应严重;耐磨性差,金属离子溶出,导致金属离子的致敏、致癌反应;弹性模量高,易产生应力遮挡等.近几年来,钛合金以其良好的生物相容性、与骨组织相近的弹性模量及在生物环境下优良的抗腐蚀性,在临床得到了广泛的应用.对Co-Cr合金、不锈钢在临床应用中的主导地位,提出了严重的挑战,并有逐步取代Co-Cr合金、不锈钢内植入物的趋势[1～2].
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钛合金表面纳米氧化锌薄膜制备及抗菌性研究
目的 研究医用钛合金表面纳米氧化锌薄膜的制备及其抗菌性.方法 二水合醋酸锌溶于无水乙醇中,利用溶胶-凝胶法在钛合金表面制备纳米氧化锌薄膜,并检测其抗菌性.结果 采用溶胶-凝胶法在钛合金表面可成功制备纳米氧化锌薄膜,且薄膜对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率达到92.2.％和91.4％.结论 通过在医用钛合金表面制备纳米氧化锌涂层,达到良好抗菌效果.
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阳极氧化处理后的新型钛合金体外诱导实验及对成骨细胞早期附着的影响
目的:研究新型医用钛合金Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(TNZS)经过阳极氧化(AD)技术处理后体外诱导活性及对人成骨样MG63细胞早期附着的影响.方法:采用阳极氧化处理TNZS合金,对其进行模拟体液(SBF)浸泡实验,分析其表面元素成分及相结构的变化;并将人成骨样MG63细胞接种于Ti6Al4V、TNZS、AD-TNZS表面,观察细胞的早期附着及形态学变化.结果:AD-TNZS在SBF中浸泡6 d后,材料表面有羟基磷灰石形成.在MG63成骨样细胞接种60、120 min时,人成骨样MG63细胞在AD-TNZS表面的附着率均明显高于Ti6Al4V和TNZS表面附着率(P＜0.05),并表现出良好的形态.结论:阳极氧化后的新型医用钛合金在模拟体液中可诱导羟基磷灰石形成;对成骨细胞的早期附着有一定的促进作用.
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新型钛合金阳极氧化后对成骨细胞增殖、分化的影响
目的:研究新型医用钛合金Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(TNZS)经过阳极氧化(AD)技术处理后对成骨细胞增殖和分化的影响.方法:将人成骨样MG63细胞接种于Ti6Al4V、TNZS、AD-TNZS表面,采用MTT法检测成骨细胞的增殖情况,考马斯亮蓝G250染色法检测细胞总蛋白质含量,对硝基苯磷酸盐法检测碱性磷酸酶(ALP)活性.结果:人成骨样MG63细胞在Ti6Al4V、TNZS以及AD-TNZS表面均能良好生长, 细胞增殖率、细胞总蛋白含量未见明显差异(P>0.05);但培养至4、7 d时, AD-TNZS组细胞ALP活性明显高于其他组(P<0.05).结论:阳极氧化处理的TNZS钛合金可促进成骨细胞的分化.
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应用三维重建技术修复大块颅骨缺损四例
2004-2006年,笔者采用电子束三维CT成像技术,将医用钛合金预制成个性化钛板置入体,完成了4例患者的大块颅骨缺损修复,效果满意.
