在同一句話中一提到“無菌材料”及“不銹鋼”,很多人會立刻想到醫院的環境。雖然不銹鋼(gang)本身不能天然滅菌,但它作為無菌材料有許多醫療用途。那是因為它可以反復用烈性消毒化學品處理而不會降低品質。在醫院和醫療機構這是特別重要的,來自外部有害的微生物在這些地方很容易蔓延。有兩種醫療應用,即植入物和工具的無菌性特別重要。
骨科(ke)植(zhi)入(ru)(ru)(ru)物(wu),如膝、髖和其(qi)他關(guan)節(jie)置換等,以及相關(guan)的(de)螺絲、板和線(xian)通(tong)常用不(bu)銹鋼制(zhi)成。使(shi)用的(de)其(qi)他金屬包括鈷基(ji)合金(常常含有(you)鎳)和鈦(tai)基(ji)合金。不(bu)銹鋼植(zhi)入(ru)(ru)(ru)物(wu)在關(guan)節(jie)運(yun)動時通(tong)常與(yu)聚乙烯硬塑料摩擦(ca)。其(qi)他一些設計使(shi)用陶瓷植(zhi)入(ru)(ru)(ru)物(wu)。關(guan)節(jie)置換手術的(de)數量(liang)在世界范(fan)圍內迅速增加。
對植入材料要求不(bu)僅(jin)與人體兼容而且與后處理診斷技術如X射線和磁共振(zhen)成(cheng)像(MRI)兼容。為使MRI檢(jian)查安(an)全(quan)地進行,植入物必須只含(han)非(fei)鐵磁性材料。為了(le)確保不(bu)含(han)有鐵磁性的鐵素體相,在這些奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼中額(e)外添加了(le)奧(ao)氏體形成(cheng)元(yuan)素如鎳、氮和錳。
四種常用的(de)不(bu)銹鋼(gang)植(zhi)(zhi)入(ru)材(cai)料(liao)行業規范(fan)是ASTM F138(S31673),F1314(S20910),F1586( S31675) 和F2229(S29108)。由于這(zhe)些標(biao)準(zhun)要求的(de)合金(jin)要非常“干凈”,即非金(jin)屬夾雜(za)物(wu),如(ru)硫化物(wu)、硅酸鹽(yan)和氧化物(wu)的(de)含量低(di),它們通常使用電渣重熔(ES R)生(sheng)產。ES R是一個超精煉工序,能(neng)使不(bu)銹鋼(gang)具有滿(man)足這(zhe)些規范(fan)要求的(de)優良的(de)顯微清(qing)潔水平。它也能(neng)滿(man)足這(zhe)些ASTM 標(biao)準(zhun)對植(zhi)(zhi)入(ru)材(cai)料(liao)的(de)其他特殊要求,如(ru)具有細晶粒(li)組織。
長期臨床經驗證(zheng)實,符合ASTM F138的(de)S31673不銹鋼制成的(de)植入物與人(ren)體(ti)的(de)生物兼容性是(shi)(shi)可以接(jie)受的(de)。這(zhe)種不銹鋼是(shi)(shi)幾種進行(xing)新(xin)材(cai)料生物兼容性比(bi)較的(de)對照(zhao)材(cai)料之一。 F138標(biao)準注明了外科手術植入材(cai)料無(wu)法保證(zheng)避免不良反(fan)應,如在體(ti)內發炎。一種用做植入物的(de)鎳(nie)含(han)量非常低的(de)鋼種(S29108)可用于對金屬特別敏感的(de)病人(ren)。
在骨(gu)科植入物(wu)中使用的一(yi)些(xie)不銹鋼鋼種(zhong)也可用于(yu)制作(zuo)骨(gu)螺(luo)釘、骨(gu)和(he)髖骨(gu)釘、板(ban)和(he)線(xian)。對于(yu)那些(xie)需要(yao)超(chao)高機械強度的螺(luo)釘,使用UNSS17400(通常叫做(zuo)17-4PH或630型)不銹鋼。這是一(yi)個(ge)沉淀(dian)硬(ying)化(hua)鋼種(zhong),可通過熱處理(li)獲(huo)得所需的強度。
不銹鋼(gang)的另一個(ge)主要應用是醫療工具和儀器。這些產品的市場在(zai)世界范圍內約(yue)300億美元,不銹鋼(gang)占很大一部分(fen)。含鎳不銹鋼(gang)用于制造(zao)牽(qian)引器(在(zai)進行手術時,約(yue)束下面的器官和組織(zhi)),刀(dao)和其他切割和鑿孔工具,鑷子,鉗子和剪刀(dao)。
近代(dai)醫學的(de)發(fa)展使微(wei)創手(shou)術興起,即外科手(shou)術只(zhi)有(you)一個小(xiao)切口,或者(zhe)根本就沒有(you)。對病人的(de)好處包(bao)括減少身體創傷,恢(hui)復更快,縮短住院時間、降(jiang)低醫療費用。因此(ci),醫院需要更多為這些手(shou)術設(she)計的(de)儀器(直徑小(xiao)但(dan)長)。從全球范圍(wei)來(lai)看,微(wei)創手(shou)術設(she)備的(de)生(sheng)產不斷上升,每年增長了近8%。
用(yong)于醫療工具和儀器的不銹鋼(gang)必須(xu)有特(te)定的力學性(xing)能(neng)并能(neng)承受體液和清洗、消毒殺菌所用(yong)的化學品(pin)。
它們也必須(xu)符(fu)合行業規范。ISO 7153/1包含(han)可供外科手(shou)術、牙(ya)科和骨科儀器(qi)使用(yong)不銹鋼的(de)(de)概覽和選(xuan)擇(ze)說明(ming),ASTM (美國材料(liao)試驗協會)F899是(shi)外科手(shou)術器(qi)械用(yong)鍛(duan)軋不銹鋼的(de)(de)一(yi)個標準規范。
不銹鋼(gang)外科手術(shu)器械(xie)通常是用硬(ying)化馬氏體不銹鋼(gang)制造(zao)的。常見的鋼(gang)種(zhong)包括431(S43100 ),420F(S42020),440C(S44004)和17-4PH(S17400)。這些(xie)材料中的某些(xie)鋼(gang)種(zhong)鎳(nie)含量可達4%。
人們(men)熟悉的奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼鋼種304型(xing)(S30400)和316L型(xing)(S31603)被用(yong)于制造強度和硬度要求不高的器械(xie)。它們(men)比(bi)400系(xi)硬化(hua)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼的耐腐蝕性能要好得多。
值得一提的(de)(de)是(shi),“外科手(shou)術(shu)(shu)不銹鋼”這(zhe)個詞(ci)常(chang)被(bei)廣告商利用來描述珠寶、表帶甚至炊具,通常(chang)是(shi)指300系鋼種之(zhi)一;但(dan)是(shi)該(gai)術(shu)(shu)語不精確(que),沒有指定任(ren)何(he)特定合金的(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)條件(jian)。
醫療(liao)保健方面不(bu)斷進步(bu)發展(zhan),了(le)解不(bu)銹(xiu)鋼,特別是含(han)鎳不(bu)銹(xiu)鋼有助于使這些(xie)進步(bu)得以實現。