生物醫用金屬材料

本書為“生物材料科學與工程叢書”之一。生物醫用金屬材料是生物材料家族中的重要組成部分，在臨牀中應用最早，用量最大，廣泛應用於骨科、口腔科中的硬組織修復和替換，以及各類管腔支架和外科手術工具。隨着金屬材料及相關技術的不斷髮展，醫療器械水平的不斷提升，特別是近年來“生物適配”思想的指導，醫用金屬材料得到了創新發展。 ^[1] 

總序

前言

第1章 金屬材料相關基礎 1

1.1 金屬材料及其發展歷史 1

1.1.1 金屬材料在人類歷史發展中的作用 1

1.1.2 金屬材料科學的發展 3

1.1.3 金屬材料的應用 3

1.2 金屬材料的顯微組織 6

1.2.1 金屬的晶體結構 6

1.2.2 不同金屬材料的顯微組織 8

1.3 金屬材料的力學性能 13

1.3.1 金屬的塑性變形與斷裂 13

1.3.2 金屬的疲勞性能 27

1.3.3 常見的力學性能測試方法 30

1.4 金屬材料的物理性能 36

1.4.1 密度 36

1.4.2 彈性 37

1.4.3 熱膨脹 39

1.4.4 熱導率 40

1.4.5 電阻 41

1.5 金屬材料的腐蝕行為 41

1.5.1 金屬材料的點蝕 41

1.5.2 金屬材料的縫隙腐蝕 45

1.5.3 金屬材料的晶間腐蝕 47

1.5.4 金屬材料的應力腐蝕 50

1.5.5 金屬材料的磨損腐蝕 51

1.5.6 金屬材料的腐蝕疲勞 52

1.6 金屬材料的冶金製備 54

1.6.1 不鏽鋼的冶金製備 54

1.6.2 鈦合金的冶金製備 56

1.6.3 鈷基合金的冶金製備 58

1.7 金屬材料的塑性加工成形 58

1.7.1 塑性加工成形方式 58

1.7.2 塑性加工成形特點 60

1.8 金屬材料的醫學應用優勢 61

1.9 小結 62

參考文獻 62

第2章 醫用金屬材料及其特性 65

2.1 醫用金屬材料的發展歷史 65

2.2 醫用金屬材料的生物安全性（一般性要求） 66

2.3 醫用不鏽鋼 67

2.3.1 醫用不鏽鋼的材料學性能 68

2.3.2 醫用不鏽鋼的臨牀使用性能 72

2.3.3 醫用不鏽鋼的應用 76

2.4 醫用純鈦及鈦合金 78

2.4.1 醫用純鈦及鈦合金的分類和材料性能 79

2.4.2 醫用純鈦及鈦合金的生物學性能 95

2.4.3 醫用純鈦及鈦合金的應用 99

2.5 醫用鈷基合金 100

2.5.1 醫用鈷基合金的分類和材料性能 100

2.5.2 醫用鈷基合金的生物學性能 105

2.5.3 醫用鈷基合金的應用 106

2.6 醫用形狀記憶及超彈性合金 107

2.6.1 NiTi合金的材料性能 108

2.6.2 NiTi合金的生物學性能 110

2.6.3 NiTi合金的醫學應用 113

2.7 其他醫用金屬材料 117

2.7.1 醫用貴金屬 117

2.7.2 醫用稀有金屬 118

2.8 小結 121

參考文獻 122

第3章 醫用金屬材料的表面改性及其應用 132

3.1 引言 132

3.2 表面改性技術的研究發展 133

3.2.1 陽極氧化技術 133

3.2.2 等離子噴塗技術 134

3.2.3 氣相沉積技術 136 ^[1] 

3.2.4 噴砂酸蝕技術 137

3.2.5 其他 137

3.3 表面改性技術的醫學應用 139

3.3.1 表面改性技術在骨科中的應用 139

3.3.2 表面改性技術在口腔科中的應用 144

3.3.3 表面改性技術在心血管支架中的應用 148

3.4 小結 156

參考文獻 157

第4章 醫用金屬材料的臨牀應用 165

4.1 在骨科中的應用 165

4.1.1 在骨創傷治療中的應用 165

4.1.2 在骨關節治療中的應用 167

4.1.3 在脊柱治療中的應用 171

4.2 在口腔科中的應用 173

4.2.1 不鏽鋼的應用 174

4.2.2 鈷鉻合金和鎳鉻合金的應用 175

4.2.3 鎳鈦合金的應用 176

4.2.4 純鈦及鈦合金的應用 179

4.3 在介入支架中的應用 180

4.3.1 在心血管疾病治療中的應用 180

4.3.2 在腦血管疾病治療中的應用 186

4.3.3 在外周血管疾病治療中的應用 187

4.3.4 在呼吸道疾病治療中的應用 188

4.3.5 在消化道疾病治療中的應用 190

4.3.6 在泌尿系統疾病治療中的應用 193

4.4 在各類外科手術器械中的應用 194

4.5 其他應用 196

4.5.1 在生物醫學電極中的應用 196

4.5.2 在射頻電極針中的應用 198

4.5.3 釓在MRI造影劑中的應用 199

4.5.4 銅在宮內節育器上的應用 200

4.5.5 其他 201

4.6 小結 201

參考文獻 202

第5章 新型醫用金屬材料及技術的研究發展 204

5.1 高氮無鎳不鏽鋼 204

5.1.1 高氮無鎳不鏽鋼的成分與組織 204

5.1.2 高氮無鎳不鏽鋼的性能 206

5.1.3 高氮無鎳不鏽鋼在醫療器械中的應用前景 210

5.2 生物可降解金屬 211

5.2.1 生物可降解金屬的概念 211

5.2.2 生物可降解鎂基金屬 212

5.2.3 生物可降解鐵基金屬 228

5.2.4 生物可降解鋅基金屬 233

5.3 抗菌醫用金屬 237

5.3.1 抗菌金屬的抗菌機理 239

5.3.2 抗菌不鏽鋼 239

5.3.3 抗菌鈷基合金 242

5.3.4 抗菌鈦合金 244

5.3.5 抗菌金屬在動物體內的抗感染作用研究 251

5.4 生物功能化金屬 258

5.4.1 含銅金屬的促成骨功能 260

5.4.2 促進血管內皮化功能 261

5.4.3 抑制尿道再狹窄功能 262

5.5 3D打印技術及其醫學應用 264

5.5.1 3D打印技術簡介 264

5.5.2 激光選區熔化和電子束選區熔化技術 265

5.5.3 醫用鈦合金的3D打印製備及性能 267

5.5.4 3D打印鈦合金的生物相容性及臨牀應用 283

5.5.5 展望 286

5.6 磁兼容金屬 286

5.6.1 鋯基磁兼容合金 288

5.6.2 鈮基磁兼容合金 289

5.6.3 銅基磁兼容合金 290

5.6.4 金基磁兼容合金 291

5.6.5 鋅基磁兼容合金 291

5.6.6 展望 292

參考文獻 292

第6章 結語與未來展望 311

關鍵詞索引 313 ^[1]