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医用材料的演变

医疗行业,特别是骨科手术中使用的材料已经走过了漫长的道路。随着行业中新材料的引入,切削工具不断创新。 40 年前,有限的技术意味着外科医生修复破碎的胫骨会将碎片对齐并将腿放入石膏中,然后需要几个月的时间才能愈合。借助当今的钛等现代材料和技术的进步,同样的骨折将在几周内愈合。

另一个取得长足进步的领域是关节置换手术领域。过去,由于人工关节的预期寿命,这些程序通常是为老年人保留的。髋关节置换术过去可以使用 8 到 10 年。使用当今的现代材料,髋关节置换物的预期寿命约为 30 年。这使得更换 50 岁患者的髋关节变得可行,这种手术应该持续到患者 80 岁。

由于市场上有大量的骨科植入物,对于这个特定的患者来说,选择能够延长寿命且排斥几率最小的组合非常重要。钛是插入股骨的柱子的理想材料。它重量轻且非常坚固,但缺乏耐磨性。因此,进入髋臼的股骨球是由陶瓷制成的。陶瓷非常坚硬,可提供出色的耐磨性。一旦处于烧结状态,几乎不可能进行加工。髋臼窝或髋臼必须允许股骨的正常运动范围,以使髋关节正常运作。这提供了一个有趣的挑战,因为髋关节窝内侧的材料必须与股骨球产生最小的摩擦,同时能够与髋关节假体的其余部分一样持久。

解决方案是使用钴铬合金制成的髋臼杯,内衬高密度聚乙烯 (HDPE)。钴铬合金是最难加工的金属之一,可加工性等级为 B-1112(160 布氏易切削钢)的 15%。 HDPE 机器最好使用非常锋利且具有高正斜度的工具。钛由于导热性差而难以加工。这是四种截然不同的材料,每种材料都需要独特的制造方法。现代制造技术和高科技工具使生产可以使用 30 年的人工关节成为可能。 “现代制造技术和高科技工具使生产可以使用 30 年的人工关节成为可能。”

关节置换技术不断发展。同一位患者还进行了部分膝关节置换术,该置换术使用了与他们臀部相同的两种材料,这意味着拒绝应该不是问题。钴铬合金“帽”安装在胫骨末端和股骨末端。 HDPE 插件安装在两个金属“盖”之间。这比全膝关节置换术的侵入性要小得多,并且还允许将来选择更换塑料插入物。

当今医疗制造中使用的材料涵盖了整个范围。它们包括从手术中使用的不锈钢仪器到用于制造瞄准臂以正确定位髋关节植入物的碳纤维增强 PEEK 的所有东西。这些材料中的每一种都提供了独特的制造挑战,但能够无痛生活的人们非常感谢先进的切削工具技术能够解决和克服这些挑战。

之前曾在 OSG Tool 的切削新闻 2015 医学版中出现。


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