在同一句話中一提到“無菌材料”及“不銹鋼”,很多人會(huì)立刻想到醫(yī)院的環(huán)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(yī)療用途。那是因?yàn)樗梢苑磸?fù)用烈性消毒化學(xué)品處理而不會(huì)降低品質(zhì)。在醫(yī)院和醫(yī)療機(jī)構(gòu)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(yī)療應(yīng)用,即植入物和工具的無菌性特別重要。
骨科植入物,如膝、髖和其他關(guān)節(jié)置換等,以及相關(guān)的螺絲、板和線通常用不銹鋼制成。使用的其他金屬包括鈷基合金(常常含有鎳)和鈦基合金。不銹鋼植入物在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)通常與聚乙烯硬塑料摩擦。其他一些設(shè)計(jì)使用陶瓷植入物。關(guān)節(jié)置換手術(shù)的數(shù)量在世界范圍內(nèi)迅速增加。
對(duì)植入材料要求不僅與人體兼容而且與后處理診斷技術(shù)如X射線和磁共振成像(MRI)兼容。為使MRI檢查安全地進(jìn)行,植入物必須只含非鐵磁性材料。為了確保不含有鐵磁性的鐵素體相,在這些奧氏體不銹鋼中額外添加了奧氏體形成元素如鎳、氮和錳。
四種常用的不銹鋼植入材料行業(yè)規(guī)范是ASTM F138(S31673),F1314(S20910),F1586( S31675) 和F2229(S29108)。由于這些標(biāo)準(zhǔn)要求的合金要非?!案蓛簟?即非金屬夾雜物,如硫化物、硅酸鹽和氧化物的含量低,它們通常使用電渣重熔(ES R)生產(chǎn)。ES R是一個(gè)超精煉工序,能使不銹鋼具有滿足這些規(guī)范要求的優(yōu)良的顯微清潔水平。它也能滿足這些ASTM 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)植入材料的其他特殊要求,如具有細(xì)晶粒組織。
長(zhǎng)期臨床經(jīng)驗(yàn)證實(shí),符合ASTM F138的S31673不銹鋼制成的植入物與人體的生物兼容性是可以接受的。這種不銹鋼是幾種進(jìn)行新材料生物兼容性比較的對(duì)照材料之一。 F138標(biāo)準(zhǔn)注明了外科手術(shù)植入材料無法保證避免不良反應(yīng),如在體內(nèi)發(fā)炎。一種用做植入物的鎳含量非常低的鋼種(S29108)可用于對(duì)金屬特別敏感的病人。
在骨科植入物中使用的一些不銹鋼鋼種也可用于制作骨螺釘、骨和髖骨釘、板和線。對(duì)于那些需要超高機(jī)械強(qiáng)度的螺釘,使用UNSS17400(通常叫做17-4PH或630型)不銹鋼。這是一個(gè)沉淀硬化鋼種,可通過熱處理獲得所需的強(qiáng)度。
不銹鋼的另一個(gè)主要應(yīng)用是醫(yī)療工具和儀器。這些產(chǎn)品的市場(chǎng)在世界范圍內(nèi)約300億美元,不銹鋼占很大一部分。含鎳不銹鋼用于制造牽引器(在進(jìn)行手術(shù)時(shí),約束下面的器官和組織),刀和其他切割和鑿孔工具,鑷子,鉗子和剪刀。
近代醫(yī)學(xué)的發(fā)展使微創(chuàng)手術(shù)興起,即外科手術(shù)只有一個(gè)小切口,或者根本就沒有。對(duì)病人的好處包括減少身體創(chuàng)傷,恢復(fù)更快,縮短住院時(shí)間、降低醫(yī)療費(fèi)用。因此,醫(yī)院需要更多為這些手術(shù)設(shè)計(jì)的儀器(直徑小但長(zhǎng))。從全球范圍來看,微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備的生產(chǎn)不斷上升,每年增長(zhǎng)了近8%。
用于醫(yī)療工具和儀器的不銹鋼必須有特定的力學(xué)性能并能承受體液和清洗、消毒殺菌所用的化學(xué)品。
它們也必須符合行業(yè)規(guī)范。ISO 7153/1包含可供外科手術(shù)、牙科和骨科儀器使用不銹鋼的概覽和選擇說明,ASTM (美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì))F899是外科手術(shù)器械用鍛軋不銹鋼的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
不銹鋼外科手術(shù)器械通常是用硬化馬氏體不銹鋼制造的。常見的鋼種包括431(S43100 ),420F(S42020),440C(S44004)和17-4PH(S17400)。這些材料中的某些鋼種鎳含量可達(dá)4%。
人們熟悉的奧氏體不銹鋼鋼種304型(S30400)和316L型(S31603)被用于制造強(qiáng)度和硬度要求不高的器械。它們比400系硬化馬氏體不銹鋼的耐腐蝕性能要好得多。
值得一提的是,“外科手術(shù)不銹鋼”這個(gè)詞常被廣告商利用來描述珠寶、表帶甚至炊具,通常是指300系鋼種之一;但是該術(shù)語不精確,沒有指定任何特定合金的技術(shù)條件。
醫(yī)療保健方面不斷進(jìn)步發(fā)展,了解不銹鋼,特別是含鎳不銹鋼有助于使這些進(jìn)步得以實(shí)現(xiàn)。