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钛合金在骨科植入领域的研究进展钛合金因其具有良好的生物相容性和机械性能，已成为骨科植入物领域的首选材料之一。
骨科植入物是一种用于支撑和修复骨骼系统的医疗设备，对于治疗骨折、关节病变等疾病具有重要意义。
本文将综述钛合金在骨科植入领域的研究进展，包括文献综述、研究现状、研究方法、成果与不足以及未来展望等方面。
在骨科植入领域，钛合金的应用已经有了大量的研究。
早期的研究主要集中在钛合金的生物相容性、耐腐蚀性和机械性能等方面。
随着材料科学的不断发展，人们对钛合金表面改性、微观结构等方面的研究也越来越深入。
研究人员还针对钛合金在骨科植入物中的应用开展了大量临床试验，为钛合金在骨科植入领域的广泛应用提供了依据。
目前，钛合金在骨科植入领域的应用已经非常广泛。
钛合金植入物的设计、制造和表面处理等方面得到了不断改进，使得其生物相容性、机械性能和耐腐蚀性等得到了显著提高。
随着3D打印技术的不断发展，钛合金在定制化植入物方面的应用也越来越受到。
然而，钛合金植入物也存在一些问题，如应力遮挡效应、植入物松动等，这些问题需要进一步研究和解决。
在钛合金在骨科植入领域的研究中，研究人员采用了多种方法，包括实验设计、动物试验、临床试验等。
实验设计主要涉及材料的选取、加工工艺的确定、表面处理方法的优化等方面。
动物试验主要用于评价钛合金植入物的生物相容性和耐腐蚀性等。
临床试验则主要考察钛合金植入物在治疗人类骨科疾病中的疗效和安全性。
通过大量的研究，我们已经取得了许多关于钛合金在骨科植入领域的成果。
钛合金的生物相容性得到了显著提高，这得益于表面改性技术的发展。
通过优化加工工艺和改进植入物设计，钛合金植入物的机械性能和耐腐蚀性得到了提升。
3D打印技术的应用为定制化植入物的发展提供了新的途径。
然而，尽管取得了一定的成果，但仍存在一些问题和不足。
应力遮挡效应是钛合金植入物中一个普遍存在的问题，可能导致骨骼强度下降。
植入物松动是另一个需要的问题，这可能与植入物的固定方式以及患者活动量增加有关。
钛及钛合金材质牙种植体个性化基台1 范围本文件规定了钛及钛合金材质牙种植体个性化基台的分类、型号及组成、要求、试验方法、检验规则、包装、标识和使用说明、运输和贮存。
本文件适用于钛及钛合金材质牙种植体个性化基台（以下简称个性化基台）的设计、制造及检验。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 5168 钛及钛合金高低倍组织检验方法GB/T 13810—2017 外科植入物用钛及钛合金加工材YY 0315—2016 钛及钛合金牙种植体YY/T 0343 外科金属植入物液体渗透检验YY/T 0520—2009 钛及钛合金材质牙种植体附件YY/T 0521—2018 牙科学种植体骨内牙种植体动态疲劳试验中华人民共和国药典（2020年版四部）（国家药监局国家卫生健康委 2020年第78号）3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
基台 abutment牙种植体穿出龈黏膜部分（种植体颈上部分），为牙修复体提供支持；一段式结构种植体，植入体与基台制作成一体，一次手术完成植入。
二段式结构种植体，基台通过二次手术装配注。
注：基台可以通过中央螺杆或螺钉与植入体连接，也可以嵌入形式或其他方式与植入体连接。
[来源：YY/T 0520—2009]个性化基台 personalized abutment根据不同患者的需求，按医疗机构口腔临床医生提供的工作模型及设计单要求进行设计、制造的基台。
4 分类、型号及组成分类4.1.1 个性化基台按连接型式分为：窄连接、常规连接。
4.1.2 个性化基台按接口型式分为：十字锁合连接、六角连接。
型号个性化基台的型号由连接型式、接口型式两部分组成，命名方式如下：接口型式（JT：十字锁合连接；JS：六角连接）连接型式（NC：窄连接；RC：常规连接）示例：连接型式为窄连接，接口型式为十字锁合连接的个性化基台型号表示为：NCJT。
体心立方Ti-Mo基钛合金应用研究进展向力;闵小华;弭光宝【摘要】综述了国内外β型Ti-Mo基钛合金在航空航天、生物医疗、海洋工程以及新能源开发等领域的应用与研究进展情况.重点介绍了马氏体相变、孪生和位错滑移变形方式耦合强韧化途径,以及变形组织和相变相结合来调控合金的力学性能.指出了多变形方式Ti-Mo基钛合金向高性能及多功能特性发展的方向.%The application and research progress of β-type Ti-Mo base alloys were reviewed from aspects of aerospace, biomedical, offshore, new energy and other fields.The strengthening-toughening approach through the coupled deformation modes, namely martensitic phase transformation, twinning and dislocation slip was focused,and the control method of mechanical properties based on a combination of deformation microstructures and phase transformation was described.It was pointed out that high-performance and multifunctionality will be the development directions of Ti-Mo base alloys with multiple deformation modes.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2017(045)007【总页数】9页(P128-136)【关键词】Ti-Mo基钛合金;变形方式;高性能;多功能【作者】向力;闵小华;弭光宝【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连 116024;大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连 116024;北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室,北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+3钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀等诸多优良性能，使其广泛应用于航空航天、生物医疗、航海、冶金、化工、能源、机械、交通等多个领域。
目录：一、为什么优选钛或钛合金作为人体植入物二、核磁共振对人体金属植入物的要求三、金属植入物对放射性治疗的影响四、电场对金属植入物的影响附件：国内外医用钛及钛合金牌号成分简介附件：钛合金在医学领域的应用一、为什么优选钛或钛合金作为人体植入物金属材料作为生物医用功能材料是材料科学的一个重要分支，用于人体植入物的历史已有４００余年。
英国较早地使用了纯金板修补颅骨、镶牙，其后陆续使用了银、铁片、铁丝及铁基合金的固定骨折关节件。
１９３０年以后，英国、美国使用钴基合金作为人体植入物。
第二次世界大战期间，英国、美国和日本等国家使用了大量的不锈钢作为人体植入物。
不锈钢植入人体，对镍过敏的不能植入316L或是317L。
２０世纪５０年代初，随着稀有金属工业的发展，加工态和铸态的钛、铌、锆作为人体植入物用于临床实验。
医学领域中钛合金的应用现状与发展趋势钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
世界上许多国家都认识到锨合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。
第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75％～85％。
其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金的改型。
20世纪50～60年代，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金，70年代开发出一批耐蚀钛合金，80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。
耐热钛合金的使用温度已从50年代的400℃提高到90年代的600～650℃。
A2(Ti3Al)和r（TiAl）基合金的出现，使钛在发动机的使用部位正由发动机的冷端（风扇和压气机）向发动机的热端（涡轮）方向推进。
结构钛合金向高强、高塑、高强高韧、高模量和高损伤容限方向发展。
医用金属材料的研究进展医用金属材料广泛应用在骨科、心脏血管支架、牙科种植材料等多个医学领域中，对人类健康产生了巨大的影响。
然而，随着医学科技的进步，对医用金属材料的研究也在不断深入，目前已取得了令人瞩目的进展。
本文将对医用金属材料的研究进展进行详细介绍。
首先，医用钛合金材料是目前应用最广泛的一类医用金属材料。
钛合金具有优良的生物相容性、机械性能和抗腐蚀性能，已被广泛应用于骨科植入物和牙科修复材料等领域。
近年来，研究人员通过调控钛合金的成分和微观结构，进一步提高了其力学性能和生物相容性。
例如，加入适量的锆元素可以提高钛合金的强度和耐腐蚀性能，同时保持良好的生物相容性。
其次，钴基合金是另一类在医学领域有广泛应用的医用金属材料。
钴基合金具有较高的耐磨性和抗腐蚀性能，适用于制作人工关节和心脏血管支架等植入物。
然而，钴基合金可能引发过敏反应和细胞毒性，因此研究人员通常会通过表面改性等方法来提高其生物相容性。
近年来，一些新型的钴基合金材料如钴铟合金和钴镓合金也得到了研究人员的关注，其具有更好的生物相容性和力学性能。
此外，镁合金作为一类新兴的医用金属材料，近年来备受关注。
镁合金具有轻质、生物可降解和良好的生物相容性等优点，被广泛用于骨科植入物和心脏血管支架等领域。
然而，镁合金的低强度和快速腐蚀等问题限制了其应用范围。
为此，研究人员通过合金设计、表面改性和涂层技术等手段，改善了镁合金的力学性能和抗腐蚀性能。
此外，一些复合材料如镁基复合材料和镁合金与陶瓷的复合材料也得到了研究人员的开发和应用。
另外，研究人员还在探索新型的医用金属材料，如铁基合金和镍基合金等。
这些材料具有较好的力学性能和生物相容性，适用于制作心脏支架和生物降解植入物等。
然而，这些新型医用金属材料尚处于研发阶段，还存在一些问题需要解决。
总结起来，医用金属材料的研究进展已经取得了很大的突破。
通过调控材料的成分和微观结构，改善医用金属材料的力学性能和生物相容性，提高其在医学领域的应用价值。
生物医用金属材料研究现状与应用进展
随着人们对健康的关注度不断提高，生物医用金属材料在医学领域中的应用越来越广泛。
这些金属材料具有良好的生物相容性、力学性能和稳定性，同时也能够满足医学设备的需求。
目前，主要的生物医用金属材料包括钛及钛合金、铬钼合金、不锈钢、镍钛形状记忆合金等。
其中，钛及钛合金是应用最为广泛的生物医用金属材料。
钛及钛合金具有良好的生物相容性，能够与人体组织良好地结合，对人体无毒副作用，同时还具有较高的力学性能和耐腐蚀性。
因此，钛及钛合金制成的医疗器械、种植体、修复材料等在骨科、牙科、耳鼻喉科等医学领域得到广泛应用。
铬钼合金具有优异的耐腐蚀性和高温抗氧化性，因此在心脏起搏器、血管支架等领域也有广泛的应用。
不锈钢在手术器械制造和医用耗材的生产中也有着广泛的应用。
近年来，镍钛形状记忆合金的应用也越来越受到关注。
镍钛合金具有良好的生物相容性、耐腐蚀性和形状记忆性能，因此在牙科、神经外科等领域中得到了广泛应用。
例如，在牙科种植体中，镍钛形状记忆合金能够更好地适应患者的口腔形态，提高种植体的成功率。
总之，生物医用金属材料在医学领域的应用前景广阔，未来还有很大
的发展空间。
但是，金属材料也存在一些问题，例如金属离子的释放、磨损等会对人体造成不良影响。
因此，随着技术的不断进步，对生物医用金属材料的研究和改进也需要不断推进，以更好地满足医学的需求。
医用钛及钛合金种植体材料的研究进展 【摘要】从钛及其合金的成分、组织与性能、钛表面的腐蚀与离子释放、钛及其合金的组织反应和钛的表面活性化处理等四个方面综述了近几年有关钛及其合金种植体材料的研究进展,提出具有合适粗糙度、表面离子释放少的活性表面设计和制作将是今后的重要研究方向之一。
现代科学技术的进步已使得人类能够进行改造和创建新的生命形态，器官的人工化成为当今医学科学的尖端技术之一。
其潜在的核心是医用生物材料的开发，医用生物材料的发展将使人们把处理人体失去功能组织的方法由组织去除、组织替代最终实现组织重建[1]。
目前，生物材料的世界市场份额已超过120亿美元，而且由于社会的进步、技术的发展和人口老龄化的加剧，它正以7％的速度增长[2]。
由于其广阔的应用前景，日本、意大利、美国等发达国家投巨资支持生物材料的研究和开发，我国亦加大了对生物材料领域的资助力度，以对抗激烈的国际竞争。
人工牙、人工关节和人工骨等硬组织替代材料在医用生物材料的应用中占有较大比例,并以较快速度增长[3]。
在人工种植体的研究和应用中，钛、钛合金及其磷灰石涂层复合材料一直倍受关注。
磷灰石生物陶瓷由于具有良好的生物活性和生物相容性,作为涂层材料，它能促进种植体与骨形成骨性结合，降低种植体金属离子向人体的释放和保护金属表面不受环境因素的影响。
对于多孔金属种植体，能够促进骨长入[4]。
因此，钛与钛合金表面热喷涂磷灰石涂层种植体材料因其优异的早期临床效应而在研究和应用中日益得到重视[5～10]。
但由于金属―陶瓷界面的存在以及喷涂所引起的结晶度的降低，羟基磷灰石的分解与表面粗糙度的提高会导致涂层的剥离[11～13]和植入后涂层表面的溶解[14]，从而影响种植体的长期效果。
因此不少学者近年来积极开展了新型钛合金及钛表面活性的研究。
与传统的不锈钢和钴基合金相比，钛及其合金由于具有低密度、低模量、高强度、优异的生物相容性和耐腐蚀性等特点而在生物材料领域获得越来越广泛的应用，而且钛在地壳中储量丰富（0.6％,在所有元素中排第9位，在常用金属元素中仅次于铁、镁、铝排第4位），具有进一步开发的潜在优势，是理想的、应用前景广阔的生物医学工程材料。
本文从钛及其合金的成分、组织与性能、钛表面的腐蚀与离子释放、钛及其合金的组织反应和钛的表面活性化处理等4个方面综述了近几年有关钛及其合金种植体材料的研究进展。
1钛及其合金的成分、组织与性能 工业纯钛（commercially－puretitanium,CPtitanium）共有4个级别，溶有不同量的H,O,N,C和Fe。
1～4级Ti最大含O量分别为（wt）0.18％,0.25％,0.35％和0.40％;最大含Fe量分别为0.20％,0.30％,0.30％和0.50％。
所有4个级别的Ti中N,H,C的最大浓度分别为0.03％,0.015和0.10％[15]。
Ti有20余种合金，为临床使用提供了选择的余地。
Ti及其合金具有α，β两种同素异形体[16]。
有研究表明Ti－6Al－4V合金中的V有毒性和不利的组织反应[17]，Al会引起神经紊乱[18],因此，人们研究和开发了不含Al,V的β型钛合金[19,20]。
常用的新型医用纯钛及其合金种植体的成分、组织类型和力学性能汇总如表1所示。
2钛表面的腐蚀与离子释放 Akahori等认为金属生物材料中钛及其合金之所以具有最好的生物相容性，是因为其表面能形成一层极稳定的相－TiO2[22],氧化膜的存在还使钛合金具有优异的耐蚀性[21]。
新鲜钛表面可快速形成5～10nm厚的氧化膜，在一定条件下该氧化膜可以生长[15]。
可形成的氧化物包括TiO2,TiO,Ti2O3等，有研究者认为其中TiO2最常见，也有人认为Ti2O3占主导地位[23]。
Ducheyne等人的研究表明，尽管钛表面被一层热力学稳定的氧化膜覆盖，但植入后钛仍向周围组织和体液释放出腐蚀产物[24]。
这种腐蚀产物可引起组织细胞的变性和坏死、非特异性炎症、过敏反应，甚至导致肿瘤的形成[25]。
Espoeito等研究者在分析了失败种植体的表面形态、成分和氧化物厚度后发现，无论是早期还是晚期失败的种植体，其种植后表面氧化物的成分和厚度均未发生明显的变化，也未发现引起种植体失败与材料有关的因素[26]。
纯钛TA1的体外腐蚀试验表明，有机酸、低pH值和氟化物明显提高钛离子的释放，而有机酸、低pH值会加剧氟化物的作用[27]。
钛虽是工业上是一种耐腐蚀性很强的金属，但由于人体的体液是一种含有各种有机酸、蛋白质、碱金属盐类的电解质溶液，为动态的含蛋白质的氧化环境，因此钛植入人体后的耐腐蚀性大大降低。
对具有不同粗糙度和进行不同氧化处理钛表面的系统研究显示：在400℃经45分钟的热氧化能有效地提高耐蚀性和显著降低离子释放；具有不同表面粗糙度的钛均具有良好的耐蚀性，并且耐蚀性随粗糙度的提高而降低。
其中平滑表面和微观粗糙表面具有较好的耐蚀性和较低的离子释放率，而切削加工表面的耐蚀性最差[28]。
其它有关研究也提示具有高表面积的多孔表面种植体的腐蚀率较高，但表面积的增加（5～10倍）对种植体的长期安全性有利[29]。
因此对钛进行适当的表面处理，减少或防止植入后金属离子的释放和腐蚀的产生还是有必要的。
3钛及其合金的组织反应 种植体与骨组织的生物相容性和力学相容性的程度，都集中反映在种植体与骨组织间的界面结合和周围组织对种植体的反应上。
骨整合为界面结合的一种理想状态,其原意是指骨组织与钛种植体表面的亲密接触[30],是Brånemark于本世纪70年代提出的概念，现已扩展到泛指骨组织与种植体材料的良好结合状态。
Dubruille等进一步把骨整合的概念分为两个部分，即骨接触（osseocoaptation）和骨融合(osseocoalescence)。
前者仅指界面上的物理接触，不涉及相互贯穿渗透过程；后者则是指最后被新骨替代，几乎完全消失的生物活性材料的渗透[31]。
界面行为的决定因素是种植体周围的组织反应，钛及其它金属种植体周围的组织反应如表2所示。
经表面喷砂处理的Ti-6A-l4V和CoCr种植体体内骨整合的对比研究表明,植入后12周两种种植体表面均有活性骨生成,但CoCr种植体的界面剪切强度明显低于Ti-6A-l4V,虽然它们的骨接触率相当而且没有中间软组织。
未矿化组织在CoCr种植体表面更常见。
CoCr合金骨整合程度低的主要原因之一可能就是其对骨附着的不良作用[32]。
在一项关于锆、钛、铝和表面喷碳锆片状种植体的骨整合能力研究中，钛的传统优势地位则受到了挑战。
该研究表明，种植30天后，锆与表面喷碳锆种植体表现出比钛种植体更好的界面反应，而铝种植体则表现出局部的毒性效应[33]。
表1生物医用种植体钛合金的成分、组织类型与力学性能Table1Compositions,microstructuretypeandmechanicalpropertiesoftitaniumalloysfor biomedicalimplantapplication[16,21]序号合金组织类型弹性模量(GPa)断裂强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(％)文献1PureTigrade1α102.72401702421 2PureTigrade2α102.73452752021 3PureTigrade3α103.44503801821 4PureTigrade4α104.155******** 5Ti-6Al-4V(轧制退火)α＋β101-110860-96795-87510-1521 6Ti-6Al-4V(退火)α＋β110-1140895-930825-8696-1021 7Ti-Al-7Nbα＋β1149001050880-9508.1-15218Ti-5Al-2.5Feα＋β11210208951521 9Ti-5Al-1.5Bα＋β110925-1080820-93015-172110Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd(退火态)898607902121（时效态）10311091020102111Ti-15Zr-4Nb-4Ta-0.2Pd(退火态)α＋β947156932821 (时效态)α＋β99919806182112Ti-Zrα＋β90016 13Ti-13Nb-13Zr(时效)β79-84973-1037836-90810-162114TMZF(Ti-12Mo-6Zr-2Fe)(退火)β74-851060-11001000-106018-222115Ti-15Mo(退火)β78874544212116Ti-15Mo-5Zr-3Al(时效)β64-731060-11001000-106018-222117Ti-15Mo-3Nb-0.3Oβ82102010201618Ti-15Mo-2.8Nb-0.2Siβ83979-999945-98716-182119Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zβ55.0596.7547.119.02120Ti-35Nb-5Ta-7Zr-04Oβ6610109761621Ti-29Nb-13Ta-4.6Zrβ8091186413.22122CoCrMo A＋hcp200-230600-1795275-158516 23316L A200465-950170-7501624Bone10-4090-140-16表2 金属种植体周围的组织反应[16]Table2Tissuereactionaroundmetallicimplants分类方法组织反应材料根据种植体周围微弱反应钛合金、不锈钢、钴铬合金假性膜厚度严重反应Fe,Co,Cr,Ni,Mo,V,Mn根据反应类型（细胞炎性、纤维性质）活性反应Ti,Zr,Nb,Ta,Pt、钛合金 纤维囊性包裹Al,Fe,Mo,Ag,Au、不锈钢、钴铬合金 毒性反应Co,Ni,Cu,V 骨在种植体的不规则表面(如丝网、孔隙、切削槽等)的形成则被称为骨长入[30]。
近年来人们加强了种植体的表面形态与种植效果之间关系的研究。
已有研究表明喷砂表面具有骨引导作用[32]。
Hure等通过对两种不同的螺纹状种植体（Euroteknika,NobelBiocare）180天的体内试验发现，尽管它们的螺纹形态和粗糙度指数不同，但都表现出相似的骨反应。
骨与钛表面紧密接触，没有中间纤维组织的介入。
两种种植体的骨覆盖率亦没有明显区别[34]。
而利用等离子喷涂粗化的钛种植体表面在植入兔的大腿骨42周后，却表现出比平滑表面高的与骨直接接触率[35]。
有文献[36]指出骨反应的差别表现在喷砂与未喷砂表面之间，而采用不同直径沙粒（25μm和250μm）喷沙的种植体表面的骨反应则没有区别。
