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碳纤维在医疗领域的应用与发展

时间:2021-07-08点击次数:36信息来源:Rev1

碳纤维复合材料在过去的三十年中,先后在航天航空、汽车制造、轨道交通、智能机械等领域发挥出巨大的作用。如今,这种高性能先进复合材料也在医疗领域中展示出特殊的应用价值。

碳纤维X光射线辅助设备:

目前,碳纤维材料在医疗领域最常见的应用形式是作为放射性检查和治疗设备的零部件,主要包括:用于X-光、 CTB超的碳纤维复合材料床面板、碳纤维复合材料诊断头托、碳纤维复合材料放疗定位板等。

治疗床和固定底板是患者放射治疗时重要的载体,用于支撑患者、稳定体位,治疗床和加速器机架配合,可以使射线从任何方向射入病灶,治疗床和固定底板对患者照射剂量衰减的影响比较明显,碳纤维材料具有很高的射线通透性,这是其应用于放射性医疗设备的最突出优势。在乳腺癌放射治疗中,使用乳腺托架可以使病人体位稳定,摆位迅速准确,重复性好,能有效减少摆位误差,并通过体位的调整,使计量分布更加合理,使得靶区的剂量进一步提高而周围正常组织的剂量明显降低,减少射线对患者肺组织的受量。这种乳腺托架,使用方便,可缩短患者治疗时间,降低工作人员的工作强度。

碳纤维固定骨板:

用骨板固定骨折部位时,一方面要保证患者肢体能够正常活动,另一方面固定部位还要有足够的挠曲性,使骨折区也能存在一定程度的活动性,这样才能促进桥状外骨痂快速形成,促进骨折的愈合。过去临床上曾使用的是不锈钢材质的骨板,但是不锈钢材质的弹性模量与人体骨骼的弹性模量相差太大,而且金属对疲劳应力的耐性差,不能承受小范围内的高频次的反复性活动,临床使用发现这种材料容易引起骨质脆弱,增加再次骨折的风险,使用效果并不理想。而碳纤维增强复合材料的弹性模量更接近于人体骨骼,耐疲劳强度比钢大得多,在临床试验中发现,采用碳纤维材质的固定骨板有利于减少骨折部位的感染,并能明显促进愈合。

碳纤维复合材料轮椅和担架:

轮椅和担架这类医疗辅助机械采用碳纤维复合材料主要是看重其质量轻、强度大,便于操作的优点。轮椅越轻便越能减轻患者的操作负担,对于电动型轮椅来说,自重越轻,能耗越少,可以延长工作时间;担架越轻便,越方便工作人员负载,提高运转效率,节省运输时间,为病人赢得更多的抢救时间。

碳纤维骨外科医疗器械:

如果说,过去在医疗行业中使用的主要是热固性碳纤维复合材料的话,将来,由高端热塑性树脂基体构成的碳纤维复合材料将成为医疗器械的应用热点。连续碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料医疗制品,除了具有优良的力学强度和蠕变性外,这种新型复合材料的抗弯曲强度更接近于人骨,耐磨性比超高相对分子质量聚乙烯及金属制品要高。可承载骨头、血液及人体组织所需的负荷,与人体的相容性好。而且,该材料质轻、耐腐蚀、耐疲劳、无毒性、对X射线、核磁共振等成像检查无干扰,非常适合用于制作骨外科固定器械。


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