碳(tan)纖維復合材料在診療、保健及相關(guan)醫(yi)療器械領域的應(ying)用越來越廣泛，隨著(zhu)醫(yi)療市場(chang)需求的逐步增大(da)，有關(guan)碳(tan)纖維醫(yi)用材料也(ye)在應(ying)用途徑和形式上不斷(duan)拓展和創新。

醫用碳(tan)纖(xian)維材(cai)料的研究(jiu)最早(zao)從(cong)本世紀60年代開始，當時在人造血(xue)管的抗血(xue)凝材(cai)料研究(jiu)中發(fa)現了(le)碳(tan)纖(xian)維材(cai)料具有優(you)秀的抗血(xue)凝性(xing)能(neng)。

1878年愛迪生(sheng)和他的第二個留聲機

1879年，美國發明大王愛(ai)迪生(sheng)曾(ceng)以竹、亞麻或(huo)棉紗為原(yuan)料，首先制(zhi)(zhi)得(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)并獲(huo)得(de)專利(li)，但當(dang)時制(zhi)(zhi)得(de)的纖(xian)維(wei)(wei)力(li)學(xue)性能(neng)很(hen)低，工藝也(ye)不能(neng)工業化(hua)，未能(neng)獲(huo)得(de)發展。

1970年(nian)，美國人J.C.博克羅斯(si)將熱(re)解碳涂于金(jin)屬表面用于臨床。此(ci)后，碳涂層(ceng)材料即得到迅速發展，并成為(wei)制造(zao)人工心瓣膜提出(chu)將碳纖維材料作為(wei)生(sheng)物醫學(xue)器件(jian)。

根據現代(dai)(dai)科學研究表明，碳纖維材料具有(you)良好的生物相(xiang)容(rong)性，對生物體(ti)組織刺(ci)激性小、無毒、不致癌(ai)、比(bi)重小、彈性模(mo)量與人骨相(xiang)近等(deng)優點(dian)，有(you)成為第(di)四代(dai)(dai)植(zhi)入材料的潛在(zai)優勢。

碳纖(xian)維應用：人(ren)工骨(gu)骼(ge)和人(ren)工關(guan)節

目前碳(tan)纖維復合(he)材(cai)(cai)(cai)料廣泛應用于骨內(nei)固定板、骨填料、髖關節(jie)柄、人工(gong)種植(zhi)齒根、顱骨補修材(cai)(cai)(cai)料以及(ji)人工(gong)心臟材(cai)(cai)(cai)料等醫療(liao)領域中。

有公(gong)司更是(shi)研究出，使用碳纖(xian)維復合材料(liao)或其他生物材料(liao)制成(cheng)的人工骨，更接(jie)近于真實的人骨，這對(dui)矯形(xing)醫學意(yi)義(yi)重大。

用它制成(cheng)的人工關(guan)節在活動連(lian)接處的耐磨性也比(bi)超高(gao)相對分子質量聚(ju)乙烯(xi)及金屬(shu)制品(pin)要高(gao)。

Invibio公司是醫(yi)療器械的知名供應商，它所開(kai)發的短切碳纖維增強(qiang)聚(ju)醚(mi)醚(mi)酮（PEEK），具有優良(liang)的力學強(qiang)度和(he)抗拉蠕變性，可(ke)承載(zai)骨(gu)頭、血(xue)液及人(ren)(ren)體(ti)組織所需(xu)的負荷，與人(ren)(ren)體(ti)的相容(rong)性良(liang)好。

這種(zhong)人(ren)工(gong)骨的抗彎曲(qu)強度較(jiao)其他(ta)生物材(cai)料制(zhi)成(cheng)的人(ren)工(gong)骨，更接近(jin)于真實(shi)的人(ren)骨，這對矯形醫學(xue)意義重大。用它制(zhi)成(cheng)的人(ren)工(gong)關節(jie)在活動連(lian)接處(chu)的耐磨性也比超高(gao)(gao)相(xiang)對分子質(zhi)量(liang)聚(ju)乙烯及金屬制(zhi)品要(yao)高(gao)(gao)。

在國內，新材料(liao)知名公(gong)司上海杰事杰開發了骨骼修復用連續碳(tan)纖維，樹脂基體采用聚甲基丙烯(xi)酸甲酯，碳(tan)纖維的(de)質(zhi)量分數為20%-60%。

由于該材料質輕(qing)、對(dui)核(he)磁共(gong)振成像檢查(cha)無(wu)干擾，同時經生(sheng)(sheng)物毒理性試驗證明符合國家標準，還具(ju)有(you)很好的生(sheng)(sheng)物相容性，長期植(zhi)入生(sheng)(sheng)物體內(nei)對(dui)生(sheng)(sheng)物體組織(zhi)、血液和腦脊液等無(wu)不良反(fan)應(ying)，無(wu)排(pai)異反(fan)應(ying)，因此適用(yong)作(zuo)骨(gu)折(zhe)(zhe)處固定(ding)用(yong)材料或骨(gu)折(zhe)(zhe)內(nei)固定(ding)或骨(gu)骼(ge)修補材料。

那么總結(jie)一(yi)下，碳(tan)纖(xian)維復合材(cai)料在醫(yi)療領域的應用(yong)，有哪(na)些顯著(zhu)的優勢呢(ni)？

1、各向異性(xing)(xing)和可(ke)設計性(xing)(xing)

碳纖維(wei)(wei)復合(he)材料是各(ge)向異性(xing)(xing)材料，沿纖維(wei)(wei)方(fang)向和(he)垂(chui)直于纖維(wei)(wei)方(fang)向的(de)性(xing)(xing)能(neng)不(bu)同，給(gei)設計帶來很大的(de)自由(you)度，通過改變(bian)鋪層方(fang)式（例如(ru)鋪層角度、鋪層順序）來改變(bian)產品的(de)彈(dan)性(xing)(xing)和(he)強(qiang)度等(deng)特(te)性(xing)(xing)，滿足具(ju)體使用要求。

而醫療(liao)設(she)備部件(jian)往往作用(yong)于不(bu)同的人體部位，不(bu)同部件(jian)具體性能要(yao)求(qiu)不(bu)—樣(yang)。

2、X射線透過(guo)率高

X射線的透過率(lv)和所(suo)穿(chuan)透物質的元(yuan)素組成、原(yuan)子(zi)序數、密度、厚(hou)度有關，組成碳(tan)纖(xian)維(wei)復合材(cai)料(liao)的主要元(yuan)素為C、H、O，原(yuan)子(zi)序數小，X射線質量吸收系數遠(yuan)低于—般材(cai)料(liao)。

1mm厚的鋁板(ban)(ban)和碳纖維復合(he)材料板(ban)(ban)，它們的X射線透過率分(fen)別(bie)為78%和96%，鋁板(ban)(ban)散射和吸收(shou)消耗(hao)為22%，碳纖維板(ban)(ban)只有4%。

3、抗疲勞性極為(wei)良好

碳纖(xian)維復合材料中包含(han)無數纖(xian)維/樹脂界面，當受到過大的外力(li)產生裂紋，這(zhe)些界面能有效阻(zu)止(zhi)裂紋的進—步擴大，推遲(chi)疲(pi)勞破壞(huai)的產生。

醫(yi)療器械(xie)每天都在重復使用，碳纖維復合材料良好的(de)抗疲(pi)勞性能保證儀器的(de)使用壽命。

在醫療器(qi)(qi)械領(ling)域，利用其X射線(xian)全(quan)透射性，碳纖維(wei)復(fu)合材料(liao)被(bei)用于制(zhi)造(zao)X光檢查儀用移動平(ping)臺；利用CFRP優異的機械性能，其被(bei)用于制(zhi)造(zao)骨科(ke)用和(he)器(qi)(qi)官移植用等(deng)醫療器(qi)(qi)械，以及(ji)制(zhi)造(zao)假肢、矯形器(qi)(qi)等(deng)康復(fu)產(chan)品。

4、用于CT床板設(she)備及輔助設(she)備

這(zhe)類(lei)是目前國內應用最多和最廣泛的碳纖維(wei)醫用案例，較有代表性(xing)的有X光、CT和B超檢(jian)查床面板、診斷床用頭托(tuo)、高清DR平板探測儀用面板，以及支架等。

醫(yi)療(liao)用CT床板(ban)多采(cai)用絕緣(yuan)電(dian)板(ban)，但其射(she)線透過率低，力學(xue)性能差(cha)，成(cheng)像清晰(xi)度差(cha)。碳纖維復合材料(liao)的(de)吸收率和散射(she)率與其相比(bi)要小得(de)多，在(zai)診(zhen)斷時(shi)可以相應地降(jiang)低X射(she)線劑量(liang)，降(jiang)低X光機的(de)功率，延長(chang)儀器(qi)使用壽(shou)命，節省電(dian)能。

更重要的(de)是碳纖維復合材(cai)料因為這種優異的(de)X射(she)線(xian)(xian)透(tou)過性能，允許射(she)線(xian)(xian)以任何角度(du)照射(she)在(zai)床(chuang)板上而(er)不產生折(zhe)射(she)，只需小劑量的(de)射(she)線(xian)(xian)即可獲得清晰的(de)造影，從而(er)減少了對患者及醫護人(ren)員的(de)危害。

碳(tan)纖維(wei)復合材料性能優異，已經廣泛應(ying)(ying)用于民用日常(chang)生活中，隨著醫(yi)療技術的(de)不斷(duan)進步，不斷(duan)創新(xin)(xin)發展，碳(tan)纖維(wei)在(zai)醫(yi)療器(qi)械(xie)方(fang)面的(de)投入(ru)應(ying)(ying)用代表著新(xin)(xin)的(de)趨勢和方(fang)向，未來(lai)(lai)必(bi)將迎(ying)來(lai)(lai)更加廣闊(kuo)的(de)應(ying)(ying)用前景！