血管支架用的镍钛合金

血管支架作为一种血管内介入微器械，直接作用于人体，具有非常复杂和精细的要求。现在临床所用支架的金属材料主要有316L不锈钢，钽、钴基合金和镍钛合金。其中，镍钛合金因具有优异的形状记忆效应及超弹性，良好的力学性能，优异的耐腐蚀性和生物相容性而得到广泛使用。镍钛形状记忆合金是由近等原子比的钛原子和镍原子相互作用形成的金属间化合物。该合金可以随意变形，柔顺性和随体变形能力好，变形抗力适中，弹性非常好，弹性模量显著低于其他金属但抗拉强度很高，这些特点使得钛镍合金成为一种非常理想的生物医用材料及血管支架材料。镍钛合金丝在人体体温下的各项力学性能分别为抗拉强度1327.5MPa，断裂伸长率7.69%，弹性模量为24.7GPa。作为人体血管支架材料，镍钛合金丝满足以下几个方面的要求。
一，生物相容性
生物相容性是指材料在植入生物体后呈现适当的宿主反应的能力。血管支架植入到血管中后，植入物周围将会发生血凝和血管化过程，金属材料将会发生一定的电化学腐蚀过程，这个过程中，组织易产生生物组织反应。研究表明，镍钛合金的生物相容性和CoCr合金相同，用作理想的人体材料很有前途，但对镍离子毒性的担忧依然让人们对支架植入使用存在一些疑虑。有实验将镍钛合金植入犬皮下2年，用中子分析法测定皮毛中镍的含量，结果证明溶出量很小，并未发现镍钛合金中镍离子溶出对机体存在不良影响。这表明镍钛合金对人体是安全的。为了更加安全，也可对支架做一些表面处理，如机械抛光，电化学抛光等。实验证明，镍钛合金经电化学抛光后既改善了表面性能，又改善了抗蚀性能和生物相容性。
二，力学支撑性能
支架的径向支撑力是指支架对径向外压的抵抗力，也指支架对作用其外力的应变力，它关系到支架展开后能否牢固地贴附于血管壁上，血管径向支撑力影响到血液能否畅通流动以及会不会在血液中移位的问题。支撑力弱的支架释放后不易贴合血管壁，容易在血管中发生移位，支撑力越大，内漏及支架移位的可能性就越小；防止近端内漏最有效的方法就是增加近端接口的长度与支撑力。但是，支撑力过强的支架容易损伤血管壁，造成血管撕裂或血管内膜过度增生。经过多年来研究，镍钛合金良好的超弹性和适度的强度都使得血管支架在血管中的支撑力能够保持在合适的范围内，适应人体承受能力。
三，疲劳性能
血管在受到0.0133MPa的脉动压力下会发生约6%的直径变化，如植入的支架期望能保证10年使用良好的状态，支架将至少经受4亿次血管收舒脉动。镍钛合金的疲劳行为是应变控制型，其疲劳寿命优于其他金属。对镍钛血管支架的弯曲疲劳性能的测试表明，镍钛合金的疲劳性能可完全满足使用要求。(钢研）