人工関節材料分析：医療埋め込み可能な金属？ポリマー？陶器？

2.金属材料

金属材料は、優れた機械的特性、処理の容易さ、安定性のため、人工関節で広く使用されています。主な金属材料には、ステンレス鋼、コバルトベースの合金、チタン合金、タンタル金属が含まれます。

チタン合金


チタンは、1950年代に開発された重要な構造金属です。使用された最初のチタン合金は、1954年に米国で成功裏に開発されたTI-6AL-4V合金であり、耐熱性、強度、可塑性、靭性、形成性、溶接性、腐食により、チタン合金産業のACE合金になりました。抵抗と生体適合性。 1950年代には、エアロエンジンおよび航空機の材料として開発され、業界での主な用途は、高強度、高可塑性、高靭性、高金属損傷の耐性によって特徴付けられます。現在、人工関節のTi-6AL-4V合金の国内基準はYY 0117.2-2005です。

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、人工関節プロテーゼで使用される最初の材料であり、特定の腐食抵抗と機械的強度を持っていますが、NIなどの元素が含まれています。それ自体は生物学的に活性ではなく、骨組織と安定した固体結合を形成することは困難です。したがって、人工関節材料では、ステンレス鋼がコバルトベースの合金とチタン合金に徐々に置き換えられます。近年、人工関節補綴物としてのコバルトベースの合金とチタン合金の臨床的使用。

ステンレス鋼と比較して、コバルトベースの合金の不動態化フィルムはより安定しており、耐食性が優れています。その欠点には、主に金属摩擦腐食によって引き起こされるCOおよびNIプラズマの浸出が含まれます。これは、サイトカイン0pgおよび他の物質の分泌を刺激し、骨細胞の壊死とin vivoでの壊死を引き起こし、患者の関節の緩和などの合併症を引き起こします。共同補綴物の沈没。

コバルトクロミウム合金


コバルトクロミウム合金は、さまざまなタイプの摩耗や腐食、および高温酸化に耐性のある硬い合金です。一般に、コバルト - クロミウム - タングステン（モリブデン）合金またはステアリック合金と呼ばれます（ステアリック合金は、1907年にアメリカのエルウッドヘイネスによって発明されました）。コバルトベースの合金は、コバルトでメイン成分として作られており、かなりの量のニッケル、クロム、タングステン、少量のモリブデン、ニオビウム、タンタルム、チタン、ランタヌムおよびその他の合金要素が含まれています。


コバルトとクロムは、コバルトベースの合金の2つの基本的な要素ですが、モリブデンの添加は、鋳造または鍛造後に細かい粒とより高い強度を与えます。コバルト - クロミウム - モリブデン合金は、基本的に2つのカテゴリに分割されます。1つは通常、鋳造製品であり、もう1つは正確な加工用に鍛造されたコニクルモ合金です。人工関節製品は一般に鋳造コクロ合金として使用され、歯科関連のインプラントも製造できます。現在、鋳造コクロ合金の国内基準はYY 0117.3-2005です。

多孔質のタンタル金属材料

多孔質タンタル材料は、最近出現した新しいタイプの整形外科インプラント材料です。その良好な組織適合性、高気孔率、高い表面摩擦係数、および低弾性弾性率のため、理想的な整形外科インプラント材料として認識されています。多孔質のタンタル金属の細孔構造は、骨組織の長い侵入に非常に適した3次元接続された細孔構造を備えた、海綿骨骨骨骨の構造と類似しています。その弾性弾性率は、インプラント部位の骨組織の弾性率と一致し、応力マスキング効果を回避します。多孔質のタンタルは、体液環境で化学的に安定しており、優れた生体適合性を示しています。多孔質のタンタル金属の多くの利点は、臨床応用での関心と広範な使用の増加につながりました。


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公開データによると、医療機器市場は2018 - 2024年から5.6％のCAGRで成長していることを示しています（出典：Firestone Creations）。セグメンテーションに関しては、整形外科医療機器の販売は365億ドルで、グローバル医療機器の株式の9％を占めています。金属整形外科インプラントの材料選択、製品設計、生物学的評価は、今日どのように緊急の課題になりますか？

3.セラミック材料

医療分野では、セラミックは人工関節だけでなく、口腔補綴物にもインプラント材料として使用されます。これらの中で、セラミック歯科インプラントは、世界中のセラミック材料企業にとって関心のある潜在的な市場です。

セラミック材料は、金属とポリエチレンの後に出現した新しいタイプの補綴物です。それは、その良好な生体適合性と低い摩耗率のために広く使用されています。これは、主に寛骨臼内層、大腿骨の頭部、または大腿骨顆の補綴物に使用されます。私たちが人生で使用する料理もセラミックで作られていますが、ジョイントプロテーゼのために選択されたセラミック材料は、料理に使用されるセラミックとは大きく異なります。

生命に使用されるセラミックは、高温で焼結された粘土で作られていますが、関節プロテーゼで使用されるセラミックは高純度のアルミナとジルコニアでできており、焼結温度はより高く、より厳密に制御されます。一方、人工股関節は、ボールヘッドと酢酸カップの材料に応じて、セラミックセラミック、セラミック - ポリエチレン、および合金 - ポリエチレンの3つのカテゴリに分けられます。セラミックセラミック、セラミック - ポリエチレン、および合金 - ポリエチレンの主な違いは、機械的および生物学的特性に反映されています。特別な材料と特定のプロセスは、耐摩耗性と硬いセラミックを生成します。文献は、セラミックで作られた股関節補綴物が年間5ミクロンしか摩耗していないため、耐久性があり、若い患者に最適な選択肢であると報告しています。

人工関節置換術は、20世紀の整形外科手術の歴史の主要なマイルストーンの1つとして歓迎されており、共同代替の作成と発達の基礎は共同補綴物にあります。共同プロテーゼは取るに足らないように見えるかもしれませんが、それは医学、冶金、材料、化学物質、力学などの多くの分野における科学と技術の統合の結果であり、整形外科医と科学者の間の数十年の共同努力の結果です。異なるフィールド。技術の開発により、患者の利益のためにますます優れた補綴物質が出現し、患者が関節疾患を取り除くことができます。