医用金属在体内的腐蚀

黄国钊3110454116目录人体体液环境金属材料在人体内的腐蚀腐蚀的危害及预防人体内的液体环境体液：机体含有大量的水分，这些水和溶解在水里的各种物质总称为体液，约占体重的60%。体液可分为两大部分：细胞内液和细胞外液。存在于细胞内的称为细胞内液，约占体重的40%。存在于细胞外的称为细胞外液。体液细胞内液细胞外液（存在于细胞内，约占2/3）（存在于细胞外，约占1/3）血浆组织液淋巴等由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。血浆•血浆的主要作用是运载血细胞，运输维持人体生命活动所需的物质和体内产生的废物等。血浆的成分血浆的主要作用是运载血细胞，运输维持人体生命活动所需的物质和体内产生的废物等。组织液•存在于血管以外组织细胞间隙中的液体。血液与组织细胞之间进行物质交换必须通过组织液作为媒介。组织液来源于毛细血管动脉端的血液,大部分组织液从毛细血管静脉端重吸收、小部分进入毛细淋巴管形成淋巴液。淋巴液•组织液进入淋巴管即成为淋巴液。淋巴液和淋巴细胞组成了通常所说的“淋巴”。因此，来自某一组织的淋巴液成分与该组织的组织液非常相近。内环境组成的相互关系。CO2和代谢废物血浆组织液淋巴双向渗透O2和营养物质单向渗透细胞内环境的物质交换电解质体系•由上述的物质交换可知，人体内环境就是一个电解质溶液环境。电化学腐蚀的基本规律对人体环境中的植入材料的腐蚀完全适用。人体环境可能发生的腐蚀形式•腐蚀的发生是一个缓慢的过程，其产物对生物机体的影响决定植入器件的使用寿命。医用金属材料植入体内后处于长期浸泡在含有有机酸、碱金属或碱土金属离子（Na+、K+、Ca2+）、Cl－离子等构成的恒温（37℃）电解质的环境中，加之蛋白质、酶和细胞的作用，其环境异常恶劣，材料腐蚀机制复杂。•电偶腐蚀电腐蚀•均匀腐蚀缝隙腐蚀•磨损腐蚀疲劳腐蚀电偶腐蚀•发生在两个具有不同电极电位的金属配件偶上的腐蚀。多见于两种以上材料制成的组合植入器件，甚至在加工零件过程中引入的其他工具的微粒屑，以及为病人手术所必须使用的外科器械引入的微粒屑，也可能引发电偶腐蚀。点腐蚀•点腐蚀发生在金属表面某个局部，也就是说在金属表面出现了微电池作用，而作为阳极的部位要受到严重的腐蚀。临床资料证实，医用不锈钢发生点蚀的可能性较大。均匀腐蚀•均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象。大面积发生，以金属离子形式进入人体组织里的量还是相当可观，影响生物相容性，增加病人的痛苦甚至危及生命。缝隙腐蚀•由于环境中化学成分的浓度分布不均匀引起的腐蚀，属闭塞电池腐蚀，多发生在界面部位，如接骨板和骨螺钉，不锈钢植入器件更为常见。多零件植入装置中，大约有50%遭受缝隙腐蚀。磨损腐蚀•磨损腐蚀是由于植入器件之间反复的相对的滑动所造成的表面磨损与腐蚀环境的综合作用结果。磨损腐蚀造成点蚀坑或颗粒形状的斑疤。疲劳腐蚀•腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力的共同作用下产生的断裂现象。腐蚀疲劳裂纹总是从植入器件表面发生。医用金属人体内腐蚀的防护•由于腐蚀会造成金属离子或其他化合物进入周围的组织或整个机体，因而可在机体内引起某些不良组织学反应，如出现水肿、感染、组织坏死等，从而导致疼痛和过敏反应等。在多数情况下，人体只能容忍微量浓度的金属腐蚀物存在。因此，必须从材料的组成、制造工艺和器件设计等多方面着手，尽量避免不锈钢在机体内的腐蚀和磨损的发生。医用金属人体内腐蚀的防护•临床上建议使用单一材料制作植入部件以及相应的手术器械、工具，可以减少电偶腐蚀•可以对植入器件喷丸处理提高表面光洁度，减缓疲劳腐蚀和磨损腐蚀。•选用优良材料，不锈钢的耐磨蚀能力较差，钴基合金的耐磨蚀能力优良，钛合金和不锈钢对应力腐蚀敏感，而钴基合金对应力腐蚀不敏感。