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。
骨科植(zhi)入(ru)(ru)物,如膝、髖和其他關(guan)節(jie)置換等,以及相(xiang)關(guan)的螺絲、板(ban)和線通常用(yong)不銹鋼(gang)制成。使(shi)用(yong)的其他金(jin)屬包括鈷基合金(jin)(常常含(han)有鎳)和鈦基合金(jin)。不銹鋼(gang)植(zhi)入(ru)(ru)物在關(guan)節(jie)運動(dong)時通常與聚乙(yi)烯硬塑料摩(mo)擦。其他一些設計使(shi)用(yong)陶瓷植(zhi)入(ru)(ru)物。關(guan)節(jie)置換手術的數量在世(shi)界范(fan)圍(wei)內(nei)迅速增加。
對(dui)植入材料(liao)要求不僅與(yu)人體兼容而且與(yu)后處理診(zhen)斷技術(shu)如X射線和磁(ci)共振成像(MRI)兼容。為使(shi)MRI檢查安全地進行,植入物必須只(zhi)含(han)非鐵磁(ci)性材料(liao)。為了(le)確保(bao)不含(han)有鐵磁(ci)性的鐵素(su)(su)體相,在這些奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼中額外(wai)添加(jia)了(le)奧氏(shi)體形(xing)成元素(su)(su)如鎳、氮和錳(meng)。
四種常用的(de)(de)不銹(xiu)鋼植入材料行業(ye)規范是ASTM F138(S31673),F1314(S20910),F1586( S31675) 和F2229(S29108)。由于這些標準(zhun)要(yao)求的(de)(de)合金要(yao)非常“干凈”,即非金屬夾雜物,如硫化物、硅(gui)酸鹽和氧化物的(de)(de)含量低,它(ta)們通常使用電渣重熔(ES R)生產。ES R是一個超精煉工序,能使不銹(xiu)鋼具有滿(man)足這些規范要(yao)求的(de)(de)優良的(de)(de)顯微清(qing)潔水平。它(ta)也(ye)能滿(man)足這些ASTM 標準(zhun)對植入材料的(de)(de)其他特殊要(yao)求,如具有細晶粒組織。
長期(qi)臨床(chuang)經驗證實,符合(he)ASTM F138的(de)S31673不銹鋼(gang)(gang)制成的(de)植入物(wu)(wu)與人體的(de)生物(wu)(wu)兼容性是可以(yi)接受的(de)。這種(zhong)不銹鋼(gang)(gang)是幾種(zhong)進行新材(cai)料生物(wu)(wu)兼容性比(bi)較的(de)對(dui)照材(cai)料之一。 F138標準注明了(le)外科手術(shu)植入材(cai)料無法保證避免不良反應(ying),如(ru)在體內發炎(yan)。一種(zhong)用做植入物(wu)(wu)的(de)鎳含量非常低的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(S29108)可用于對(dui)金(jin)屬特別敏感的(de)病人。
在骨(gu)科植入(ru)物中使用(yong)(yong)的一些(xie)不銹鋼鋼種也可(ke)用(yong)(yong)于(yu)制作骨(gu)螺(luo)釘、骨(gu)和髖骨(gu)釘、板和線。對(dui)于(yu)那些(xie)需要超高機械強度的螺(luo)釘,使用(yong)(yong)UNSS17400(通常叫做(zuo)17-4PH或(huo)630型)不銹鋼。這(zhe)是一個(ge)沉淀(dian)硬化鋼種,可(ke)通過熱處(chu)理獲得所需的強度。
不銹(xiu)鋼(gang)的(de)另一個主要(yao)應用是醫(yi)療工具和(he)儀(yi)器。這些產品的(de)市場(chang)在世界范圍(wei)內約300億(yi)美元,不銹(xiu)鋼(gang)占很(hen)大一部(bu)分(fen)。含鎳不銹(xiu)鋼(gang)用于制造牽(qian)引器(在進(jin)行手術時(shi),約束下(xia)面的(de)器官和(he)組織),刀和(he)其他切割(ge)和(he)鑿孔工具,鑷子,鉗子和(he)剪(jian)刀。
近代醫(yi)學的發展使微創手術(shu)興(xing)起(qi),即外科手術(shu)只(zhi)有一個小(xiao)切口(kou),或(huo)者根本就沒(mei)有。對(dui)病人的好處包括減少(shao)身體創傷(shang),恢復更(geng)快(kuai),縮短住院時間(jian)、降低醫(yi)療費用。因此,醫(yi)院需(xu)要更(geng)多為這(zhe)些(xie)手術(shu)設計的儀(yi)器(直徑小(xiao)但長)。從全球范(fan)圍來看,微創手術(shu)設備的生產(chan)不斷上升,每年增長了(le)近8%。
用(yong)于醫療工具(ju)和儀器的不銹(xiu)鋼(gang)必(bi)須有特(te)定的力學性能并能承受體液和清洗、消(xiao)毒殺菌(jun)所用(yong)的化學品。
它(ta)們也必須符合(he)行業(ye)規范。ISO 7153/1包含可供外科(ke)手(shou)術、牙(ya)科(ke)和(he)骨科(ke)儀(yi)器使用不(bu)銹鋼(gang)的概(gai)覽(lan)和(he)選擇說明,ASTM (美國材料(liao)試驗協會(hui))F899是外科(ke)手(shou)術器械用鍛(duan)軋不(bu)銹鋼(gang)的一個標準規范。
不銹(xiu)鋼外科(ke)手術器械通常(chang)是用硬(ying)化馬(ma)氏體不銹(xiu)鋼制造(zao)的。常(chang)見(jian)的鋼種包括431(S43100 ),420F(S42020),440C(S44004)和17-4PH(S17400)。這些(xie)材料中(zhong)的某些(xie)鋼種鎳含(han)量可達(da)4%。
人(ren)們熟悉的奧氏體不銹鋼鋼種304型(xing)(xing)(S30400)和(he)316L型(xing)(xing)(S31603)被(bei)用于制造強度和(he)硬度要求不高的器械。它(ta)們比400系硬化馬氏體不銹鋼的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能要好得多。
值得(de)一(yi)提的(de)是(shi),“外科手(shou)術(shu)不銹(xiu)鋼”這個(ge)詞(ci)常被廣(guang)告商(shang)利用來描(miao)述珠寶、表(biao)帶甚(shen)至(zhi)炊(chui)具,通(tong)常是(shi)指300系鋼種之(zhi)一(yi);但是(shi)該(gai)術(shu)語不精(jing)確,沒有指定(ding)任(ren)何特定(ding)合金的(de)技術(shu)條件。
醫(yi)療(liao)保健方面(mian)不斷進(jin)步(bu)發(fa)展,了解(jie)不銹鋼,特別(bie)是含鎳不銹鋼有(you)助于使(shi)這些進(jin)步(bu)得(de)以實(shi)現。