用于生物医学应用的形状记忆合金

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形状记忆合金（SMA）在诸如心血管支架，导线和器官框架牵开器等应用中，可以在生物医学工程中提供新的洞察力。

SMA是金属合金，“记住”他们已经进行的热机械处理并具有两个独特的材料特性：

• 热量诱导材料的回收到“记忆”形状（形状记忆效应）
• 机械载荷引起大变形后恢复原始形状的能力(超弹性)

生物医学中最常用的合金是镍钛合金。

形状记忆效果

这种材料可以“记住”两种不同的形状;一种是高温形状，一种是低温形状。这种现象是由于材料中的晶相变化造成的，当合金通过其转变温度加热时，它将从马氏体晶结构转变为奥氏体晶结构。

双向形状记忆效应是具有热循环的材料的可逆形状变化，经过具体，重复热机械处理，称为训练程序。

超弹性

超弹性是从异常大的菌株中恢复SMA。类似于形状记忆效应，在马氏体和奥氏体相之间发生相变。这次，由于机械应力，当SMA装载在奥氏体相中时，合金将转化为马氏体晶体结构。当它形成在正常奥氏体转化温度之上时，马氏体立即返回到奥氏体相中，去除变形并产生橡胶状弹性。

什么是生物材料？

生物材料被定义为用于医疗设备的非可行材料，目的是与生物系统相互作用。材料的生物相容性是指材料具有适当宿主反应的能力，适当宿主反应的例子包括对血凝的抵抗和对细菌定植的抵抗。种植体材料的耐腐蚀性影响其功能性能和耐久性，是决定生物相容性的主要因素。

在微创手术的大多数领域，仪器小型化以减少对患者的不必要的创伤。诊断MRI和MRI引导技术的越来越多的使用需要具有足够可视化的特定材料。欧洲杯足球竞彩为医疗设备和仪器定义了以下要求：

• 优异的机械性能
• 良好的生物相容性
• 优异的生物力学兼容性（弹性伪生物行为）
• 优异的扭结和断裂抵抗
• 先生的兼容性

镍钛诺作为生物材料

Nitinol是形状记忆合金，镍和钛的金属合金，其两个元素以大约相等的原子百分比存在。当通过电抛光镍钛醇进行适当处理时，与用于骨植入物的钛和其他合金相比，具有优异的生物相容性。

在机械特性，生物相容性和放射学适用性之间存在一种二元主义。通常，材料的机械稳定性越高，较低的生物相容性和辐射空间。陶瓷，如Al203蓝宝石或羟基磷灰石，产量优异的组织积分，但不足的辐射性和弹性。相反，不锈钢具有较低的生物相容性，但具有更有利的弹性模量和延展性。

钛更难以机器，但在生物环境中更耐腐蚀，并且被认为是最好的生物相容性金属。Nitinol是如此，因为它的弹性高于不锈钢的10倍，以及近钛的生物相容性。它具有低毒性和高耐腐蚀性以及其独特的机械性能。

Nitinol的应用

器官肋骨牵开器

镍钛诺的一个既定医疗用途是利用其变形能力创造一个大框架，可以折叠，允许通过小的访问端口插入。下面所示的框架牵开器创建了一个直径100毫米的大致球形形状，可以用于腹部分离和支持器官。它被抽出到直径为5毫米的试管中，通过腹壁的一个小开口进行插入和抽出，这是传统材料无法做到的。欧洲杯足球竞彩

冠状动脉支架

冠状动脉支架是用于治疗窄或弱动脉的网状管，将支架放入动脉中，以通过支持动脉通过窄或阻塞动脉恢复血液流动。自膨胀支架以大于目标容器的直径制造，并且在约30℃的变换温度设定。

支架在低温面上塑性变形并储存在护套中以避免过早的放大。当在患者内部温度时，它将在移除护套时膨胀。然后，支架将用相反的径向力抵抗其上的力。

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奈多尔和结论的缺点

目前，镍钛醇的主要局限性是由于材料的相对婴儿缺乏，导致缺乏可靠的信息。Robertson等人进行了一种基于抗骨折的疲劳方法之一，其在硝基诺醇中，聚焦在薄壁（〜400μm厚）管上，奥氏体的AF = 25-30℃的奥氏体净化温度相同，与自膨胀相同镍钛合金支架。

疲劳裂纹的生长行为在大范围的生长速率范围和正载荷比率上显示出疲劳阈值明显高于以前认为。相反，测试的镍钛醇的断裂韧性显着低于先前报道。如果不正确地理解失败模式，则显示未来可能存在关于Nitinol和意外故障的可靠信息。

所示的Nitinol显示的医学应用清单并不广泛，有许多骨科和软组织重建手术，可以利用形状记忆效应和超弹性。形状记忆合金的新颖属性使Nitinol优于各种医疗植入物，装置和实施中的传统合金。

形状记忆聚合物技术仍处于相对婴儿期，但在心血管应用等领域，较低的分子量可以使它们比金属合金如镍钛合金更合适。

参考资料及进一步阅读

• A. Pelton，A. M.，2000年。医学中硝基诺的超弹性形状记忆技术。闵LNVAS Ther＆Allied Technol，6（9），第59-60页。
• Buddy D. Rater，A.S.H.F.F.F.J.S.J.E.L.L.，2013。生物材欧洲杯足球竞彩料科学欧洲杯线上买球：医学中材料的介绍。牛津：生物材料协会。欧洲杯足球竞彩
• 邦迪，K. J.， 1994。生物材料的腐蚀和其他电化学方面。欧洲杯足球竞彩生物医学工程评论，22(2-3)，第139 - 251页。
• D Stoeckel，A.P.T. D.，2003年。自膨胀镍钛合金支架-材料和设计考虑，弗里蒙特，加利福尼亚州：NDC。
• 地平线AAA维修手册
• Lexcellent，C.，2013年。形状记忆合金手册，新泽西：约翰瓦利和儿子。
• 罗伦萨·佩特里尼，2010。形状记忆合金的生物医学应用。2011卷。
• M H aras，O. M.C. B. B. M.K.E.O.A。A. H.，2010。常规普通射线照相，计算机断层扫描和超声检测异物的敏感性比较。丹麦皮菊粉辐射，39（2），第72-78页。
• 多亏尤文和D。2000。形状记忆合金:性能和生物医学应用。智能材料概述欧洲杯足球竞彩，52（10），pp。36-44。
• 硝胺诺尔如何工作？所有关于镍钛合金形状记忆和超弹性。
• R. Lahoz，J.P.，2004年。Niti合金中的培训和双向形状记忆：对热参数的影响。合金与化合物学报，381（1 - 2），pp.130-136。
• Zeus SX自扩张Nitinol支架系统
• 斯科特W. Robertson，R.O. R.，2007年。薄壁超弹性Nitinol管的N族疲劳裂纹生长和骨折韧性行为用于血管支架的基础，用于定义裂纹状缺陷的效果。生物材欧洲杯足球竞彩料，2月28日（4），第700-709页。
• 斯特曼的第七个修订版（2011）。医学词典为健康专业和护理。费城:利平科特·威廉姆斯和威尔金斯。
• Stoeckel D。2000。镍钛诺医疗器械和植入物。微创治疗及相关技术，9（2），pp。81-88。
• T. G. Frank，W. X.＆。A. C.，2000.基于形状记忆合金性能的仪器，用于最小接入手术，介入放射学和柔性内窥镜检查。微创治疗及相关技术，9（2），第89-98页。
• 什么是支架？
• Wayman，K. O. a。C. M.，1998年。形状记忆材料。欧洲杯足球竞彩剑桥：剑桥大学出版社。

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