鈦及鈦合金密度較，彈性模量低 ， 可以避免局部骨吸收現象的產生 ，因而是十分優良的人工骨 、關節等硬組織替換材料 。人工髖關節假體的髖臼杯和骰骨柄通常用鈦及鈦合金來制造 ，見圖 1［28］。 髖臼固定后 ，關節頭可以在髖臼杯里自由活動 。人工膝關節也常采用鈦及鈦合金制備 ， 由脛骨部件 、 股骨部件和髕骨部件三部分組成 。

　　骨與關節替代物在人體內會受到人體的扭轉曲、擠壓 、肌肉收縮力等作用 ， 因此對植入物的強度和韌性要求很高 。 在人體受力小的部位可以用純鈦，在人體受力大的部位可以用 TC4 鈦合金 。1985年，瑞士 Sulzer 公司采用 Ti-6Al- 7Nb 合金制造人工髖關節柄并得到應用 。2000 年，該公司的人工髖關節柄進入中國 ，每年的銷售量達到幾萬套 。 目前我國人工關節加工所需的優質鈦材仍依賴進口 ，而國內生產的醫用鈦材主要用來滿足國內中低端醫用產品如接骨螺釘和接骨板等使用 ［29］。2010 年我國生產銷售的醫用純鈦及 Ti-6Al- 4V 合金材料已達到 1 084t,其中出口約占 20% 。 我國每年生產醫用 Ti-6Al- 7Nb合金材料上百噸 ，但幾乎全部出口國外 ，國內尚無實際應用 。
2. 2 牙科植入物鈦及鈦合金被廣泛用作牙齒修復材料 ，其優點主要有 ：①鈦在酸性和堿性環境下溶化量少 ， 沒有銀合金存在的腐蝕 、 變色問題 ； ② 對人體有很好的安全性 ，不會出現鎳合金引起的超敏反應 ；③ 純鈦的密度僅為 4. 50 g /cm3，與自然牙齒的密度接近 ，制作的牙床重量輕 ， 鑲牙裝著感好 ； ④純鈦的熱傳導率低 ，對牙髓無刺激性 ；⑤ 與傳統的牙床材料相比，具有咀嚼時不改變食物味道的特性 。因此 ，鈦及鈦合金是迄今為止臨床應用效果最佳的牙科材料 。表 3 列出了鈦及鈦合金在牙科中的主要用途 。 可以看出 ， 純鈦和 TC4 鈦合金是牙科領域使用的主要材料。

　　表 2 我國外科植入物和矯形器械分類目錄中涉及的鈦合金典型產品

　　Table 2 Typical titanium alloy products involved in the contentsof surgical implants and orthopedic devices

　　表 3 鈦及鈦合金在牙科中的用途

　　Table 3 Use of titanium and titanium alloys in dentistry

　　瑞典開發的 Ti- 6Al- 7Nb 合金［8］ 以及日本開發的Ti-29Nb-13Ta-4. 6Zr 合金［30］ 對于牙科應用也具有很強的吸引力 。牙科領域所用鈦材通常采用精密鑄造成形 ，因此具有較高的強度 ，但延伸率較低 。為此 ，研究者們進行了大量提高其延伸率的研究 ， 主要方法有熱處理 （如 α-β固溶處理 、β固溶處理等 ）、 破碎 α相結構以及熱塑性變形及后熱處理等 。2. 3 顱骨修復植入物開顱手術通常會造成顱骨缺損 ，目前臨床上通常用鈦網修復缺損的顱骨 。進行修復時 ，為了使修補體與患者原顱骨較好地嵌合 ，在術前或術中醫生需根據患者缺損部位的大小和形狀 ，在鈦網上剪很多豁口 ，并在患者頭上比較后反復修型 、剪縫 ，直到符合患者缺損部位的要求 。 這樣不僅會增加鈦釘的使用量 ，降低鈦網的強度 ，而且增加了手術時間 。近年來 ，人們開發出一種 CT 三維重建軟件系統 ，利用該系統可得到患者顱骨缺損部位的 CT 三維數據 ，并通過數字化鈦網成形機制備出與患者顱骨缺損部位完全一致的鈦網修復體 （如圖 2）

　　［31］ 。臨床應用表明，采用這種技術不僅大大提高了手術精度 ， 縮短了手術時間和鈦釘使用量 ，降低了手術復雜度 ，而且減少了術后并發癥 ， 提高了患者的生活質量 ［32］ 。

　　2. 4 心血管修復材料

　　鈦及鈦合金在人體心血管方面應用的實例有人造心臟瓣膜 、血液過濾器 、心臟起搏器和人工心臟泵等 。

　　其優點主要有 ：

　　① 強度高 ，化學穩定性好，生物相容性優良 ；

　　② 鈦具有無磁性 ，在磁共振圖譜MＲI中很少產生假象 ；

　　③ NiTi 記憶合金具有的彈性能力和形狀恢復功能非常適合于醫學方面的應用 NiTi 合金在低溫 （零度附近 ）時呈馬氏體態 ，很容易變成易于導入人體內的形狀 ，當溫度升高到體溫時 會產生逆相變 ，從而恢復到原來設定的形狀 ，并產生較大的回復力起到矯形及支撐作用 。近些年 ，NiTi 形狀記憶合金在血管支架上的應用備受關注 。 然而，NiTi 合金在生理條件下可能溶出 Ni 離子 ，從而誘發毒性和炎性反。 為此 ，研究人員對該合金進行了大量表面改性研究 ，主要方法有表面惰性涂層化、表面氧化 、表面活性化和表面接枝大分子等 ［33］雖然立足點各不相同 ，但均可以有效抑制 Ni 離子的溶出，改善 NiTi 合金的抗腐蝕性和生物相容性 。

　　據有關資料 ［35］， 我國成人風濕性心臟病的發病率為 2. 34% ～2. 72% ， 按總人口推算成年風濕性心臟病患者約 190 萬人 。 因瓣膜病變嚴重需要實施人造心臟瓣膜置換手術的病人約 25 萬例 ，而實際人工心臟瓣膜用量只有 2. 5 萬支 ，國產率在 30% 左右 起搏器的年需求量40 萬臺左右 ， 實用量為 2 萬臺，國產率僅為 1% ， 而冠脈支架產品的國產率較高，達到了 50%左右。

　　除以上應用外 ，鈦及鈦合金還是優良的人體骨接合材料和脊柱植入物材料 。典型的骨接合材料包括骨螺釘 、 接骨板 、上頜面植入體等 。骨螺釘可以單獨用來固定斷骨 ，也可以與接骨板或其他器件一起來固定斷骨 。經過噴砂 、等離子噴涂 、蝕刻等處理的鈦及鈦合金能夠促進表面類骨磷灰石的形成 ，可以提高骨結合強度 ， 縮短骨愈合過程 。同其他金屬材料 （不銹鋼 、 鈷鉻鉬合金等 ）相比較 ， 使用鈦及鈦合金的優勢主要4 點：

　　① 密度小 ， 比強度高，可大幅度減輕患者的負荷 ；

　　② 彈性模量低 ，與人體骨骼更匹配 ；

　　③ 無毒性 ，作為植入物對人體無毒副作用 ；

　　④生物相容性好 ，只進行一次手術即可 ，骨折愈合后不用二次手術去除 。

　　據報道 ［36］， 我國每年大概有 300 萬人次做骨折手術 ， 其中 ，接骨板需求量為 200 萬套左右 ， 人工關節約 25 萬個 ，脊柱裝置約 40 萬個 ，市場規模約120 億元 。 中國已經成為世界上臨床手術量僅次于美國的第二大國家 。 隨著我國人口老齡化的到來 ，未來 10 ～15 年骨科產業年均復合增長率約為 15% ～20% 。盡管我國目前已實現鈦制骨螺釘 、 接骨板等常規產品國產化 ，但由于質量等問題仍需大量進口 。