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1、支架金属材料,支架的用途分类,血管内支架(颈动脉、冠状动脉、肾动脉、支架 主动脉、腔静脉)非血管内支架(胆管内、食管内、气管内)目前用于管腔内支架的医用金属材料,如不锈钢、钴基合金、钛以及钛合金等,各品牌冠脉支架材料,冠脉支架的理想材料,Compressible,Expandable,Manufacturable,Durable,Polymer adhesion,MRI compatible,Radiopaque,Corrosionresistant,Biocompatible,Surfacefinish,Strong,Flexible,冠状动脉支架材料,作为血管植入物,冠状动脉支架材料主要应
2、满足以下条件:(1)生物相容性:支架置入体内后与血液及血管壁接触,良好的生物相容性要求不产生炎症和致敏反应,有效减少急性血栓形成和阻止内膜组织增生,并且具有良好的抗凝血性。,冠状动脉支架材料,(2)力学性能:支架置入血管后应保证在最小损伤下达到支撑血管的目的,在支架圆周上应具有均匀分布的强度和足够的刚性等力学性能,并具有良好的流体动力学相容性。(3)柔韧性:支架必须具有足够的柔韧性以便在置入时能够容易地通过弯曲、狭窄的动脉血管到达靶血管位置。,冠状动脉支架材料,(4)可视性:支架在置入时一般采用“X 光”引导,要求材料具有“X 光”可视性。由于需要使用核磁共振成像(MRI)进行血管造影,要求材
3、料同时具有MRI 可视性。,冠状动脉支架材料,(5)良好的扩张性及压缩性:理想的支架应具有较大的扩张比,使得支架能够压缩到尽可能小,以穿过狭窄的血管通路到达靶血管部位,然后扩张到预先设计的直径。小于设计直径就会增加血栓形成的危险,而过度扩张对血管内膜压迫又会造成弹性损伤。,支架材料的特性,1)生物相容性腐蚀性、致敏性Cr3+、Ni2+致敏作用:316L和钴基合金,表面形成Cr2O3 氧化层。其钝化膜稳定,耐蚀性好。Ni2+致癌:镍钛形状记忆合金特殊的化学组成,即这是一种镍钛等原子合金,含约50%的镍,而已知镍有致癌和促癌作用。在人体中并非绝对的处于中性状态,一些局部的酸性容易造成金属植入物的腐
4、蚀,所以NiTi合金用于人体最大的问题是合金受到腐蚀后有可能释放出有毒的Ni2+离子。大量实验发现NiTi 合金具有较好的抗腐蚀性。因为表面钛氧化层充当了一种屏障,使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。,支架材料的特性,2)可透视性密度316L不锈钢的密度为7.75-8.0g/cm3钴铬合金的密度为8.3一9.1g/cm3,支架材料的特性,3)磁性:1、外科植入用不锈钢:,2、钴基合金:,3、镍钛合金:镍钛等原子合金,支架材料的特性,4)径向支撑力强度,具有更高强度,使其支柱变薄变细时仍然可以保持径向强度,即径向支撑力,可制成更小的支架,更容易达到血管远端。,支架材料的现状,支架丝的厚度 支架
5、丝的厚度依次为:S670(0.150mm)、Bx velocity(0.140mm)、Multilink Tetra(0.130mm)。Nir Royal(波士顿公司生产)以及S7(美敦力公司)、LP(IVT公司)、Multilink Pixel(ACS公司)支架丝的厚度均为0.100mm,Jostent(Jomed公司)、Biodivysio ASOC(Biocompatibles公司)支架丝的厚度均为0.090mm,Tenax-XR(百多力公司)、MAC Carbon(AMG公司)、V-flex(Cook公司)支架丝的厚度均为0.080mm,BeStent 2、Carbostent、Dia
6、mond Flex AS(Phytis公司)支架丝的厚度均为0.075mm,市场上最新的产品Multilink-Zeta(ACS公司)支架丝的厚度为0.055mm,Biodivysio SV支架丝的厚度为0.050mm。目前倾向认为支架丝的厚度是影响患者长期预后的重要因素,在不影响支撑力的前提下,尽量减少支架丝厚度。,支架材料的现状,第1代药物支架和普通的裸金属支架一样主要采用316L 不锈钢作为支架平台。第2代药物支架在支架平台上作了明显的改进,采用钴铬合金作为支架平台,逐渐代替使用了近20 年的316L 不锈钢。其优点:具有更高强度,使其支柱变细时仍然可以保持径向强度;通过外径较小,输送性
7、能相对良好,对血管壁损伤较小;密度高于316L不锈钢,这种更高的密度使其可以设计出支柱更细的支架,具有很好的不透辐射性;更好的可视性及磁共振相容性。这些特征使钴铬支架具有更好的顺应性和柔顺性,从而保证通过难治性冠状动脉病变手术的成功率.这方面的产品是美国Medtronic 公司的Endeavor 和上海微创公司的Firebird 2.,管腔内金属支架,球囊扩张式(balloonexpanadable stent)自膨式(selfexpanadable stent)温控式(temperatureexpanadable stent),镍钛形状记忆合金,形状记忆材料,即将材料在一定条件下进行一定限度
8、以内的变形后,再对材料施加适当的外界条件,材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。,一般金属材料收到外力作用后,首先发生弹性变形,达到屈服点,金属就产生塑性变形,应力消除后就产生了永久变形。,镍钛形状记忆合金,记忆合金与医用不锈钢的区别:记忆合金和不锈钢均有良好的生物相容性,已广泛地应用于临床,但记忆合金的记忆效应、超弹性性能和耐疲劳性是不锈钢所不具备的。因此形状记忆合金是医学领域一种理想的生物医用材料。形状记忆效应可分为3种类型:单程形状记忆效应双程形状记忆效应全程形状记忆效应,镍钛形状记忆合金,单程形状记忆效应材料在高温下制成某种形状,在低温相时将其任意变形,再加热时恢复为高温相形状
9、,而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。,双程形状记忆效应加热时恢复高温相形状,冷却时恢复低温相形状,即通过温度升降自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象,或称为可逆形状记忆效应。,全程形状记忆效应当加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的高温相形状的现象。只能在富镍的Ti-Ni合金中出现。,形状记忆合金晶体结构变化模型,NiTi合金的形状记忆效应要依靠温度的变化来产生宏观的变形,由于其使用温度(体温)是一定的,主要依靠较低的初始温度来调节,这不仅带来了医生操作上的极大麻烦,而且往往容易引起血栓等不良反应。因此,目前在生物医学领域中的应用大部分是利用其超弹性。,镍钛合金一般由不同比例
10、的、机械性能完全不同的两种相一奥氏体与马氏体组成。,颈动脉支架:属于自扩张支架,采用激光雕刻的方法由镍钛管材料制成,支架事先处理到需要的尺寸,然后压握到输送鞘管内(直径1.7mm2.0mm),由于镍钛材料具有优异的超弹性,支架在很小的鞘管内不会发生塑性变形。输送鞘管到达颈动脉狭窄部位后,后撤鞘管释放支架,支架自行恢复其形状,同时把狭窄的部位撑开。该支架的优点有:支架的短缩率小,释放精确性高;支架具有良好的支撑强度;支架贴壁性好,能与血管自然解剖形态一致,同时减少了血栓形成的风险。针对颈总动脉和颈内动脉的解剖结构,可以设计锥形支架,以适应由粗的颈总动脉到细的颈内动脉血管结构变化。,高技术中的应用:制造人造卫星天线,Ti-Ni形状记忆合金制造的人造卫星天线,美国宇航局的月面天线计划:在室温下用形状记忆合金制成抛物面天线,然后把它揉成直径5厘米以下的小团,放入阿波罗11号的舱内,在月面上经太阳光的照射加热使它恢复到原来的抛物面形状,从而能用空间有限的火箭舱运送体积庞大的天线。,工程应用:紧固件、连接件、密封垫、管件接头等,形状记忆合金用作铆钉的工作原理图,形状记忆合金管接头,医疗领域应用:牙齿矫形丝、血栓过滤器、动脉瘤夹、接骨板等(Ti-Ni合金),支撑性与柔韧性完美协调的Ti-Ni记忆合金食道支架,谢谢!,