[发明专利]一种磁兼容铜合金及其应用

说明书

技术领域

本发明属于合金领域，特别提供一种新型磁兼容铜合金材料及其应用。

背景技术

MRI即磁共振共像是一种无损伤性检查，已成为当前医学领域中不可缺少的影像诊断方法之一。MRI具有良好的软组织分辨力，属无创性技术，无X线辐射损害等优点。但是在临床上MRI最明显的缺点就是对于有金属植入物的患者，如心脏起搏器、假肢、弹片、止血夹、人工心瓣膜、固定用钢板、螺钉、人工股骨头等，不可进行检查，因金属异物在磁场下的移动或发热可能损害重要脏器和大血管，而且金属本身产生的MRI金属伪影也严重影响图像的分辨率。

MRI检查时，各种金属材料的植入物在临床检查中均会引起严重伪影，降低疾病诊断的准确性，这种伪影主要表现为金属植入物处大片低信号区，或其边缘和附近存在小区域高信号带，有时这些高信号会向后上方延伸且区域随之变小，致使邻近组织也发生严重的变形失真。它的产生有两个方面的原因：一是金属植入物与周围组织的磁化率不同，破坏了静磁场的局部均匀性，是金属伪影产生的主要原因；二是在梯度线圈通电开始和关闭时，金属植入物因为梯度场的变化切割而产生感应电流，也称为涡流，破坏了质子核与梯度场的线性关系而引起图像的不规则变形。

在临床实际应用中，患者体内植入金属是不可避免的，如口腔修复领域中的义齿，在骨科领域中的金属内固定器械，以及在心血管领域中的血管支架等。由于金属自身的磁性产生的附加磁场，金属伪影很难避免，但是如果为了MRI检查而拆除体内的金属固定物，将对患者造成诸多不便和经济损失。研究中发现金属伪影与材料的磁导率有关，在临床研究齿科材料发现，金、银、金银钯和银汞合金没有对影像造成干扰，镍铬合金、钴铬合金、SUS304不锈钢对图像有轻度干扰，而SUS405不锈钢、钯钴镍合金对图像干扰很大。但是由于金银等贵金属由于价格昂贵以及其它因素，不宜广泛应用与临床。

随着MRI设备的逐渐普及，MRI下进行精确定位的肿瘤治疗等微创手术越来越成熟。因此研究开发MRI兼容的新型医用金属材料和器件具有重要的临床意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物医用植入铜合金材料，该合金具有抗磁性，在核磁共振MRI成像过程中不发热，不产生影响成像的金属伪影，而且该铜合金具有优良的力学性能和生物相容性。同时本发明铜合金不仅适于外科植入物、医疗器械，而且可以广泛应用于首饰及其它与人体经常接触的产品。

本发明具体提供了一种磁兼容铜合金，其特征在于，化学成分及其组成重量百分比为：锌Zn：1～60，银Ag：0.01～10，金Au：0.01～45，硅Si：0.5～5，磷P：0.01～2，硒Se≤2，铋Bi≤0.5，碳C≤0.01，铜Cu：余量(当合金中含有以上合金元素时，铜含量不低于40％)。

优选为：锌Zn：1～50，银Ag：0.01～8，金Au：0.01～10，硅Si：0.5～2，磷P：0.1～1，硒Se≤0.5，铋Bi≤0.1，碳C≤0.01，铜Cu：余量。

本发明铜合金材料为了实现磁兼容的目的，主要通过保证该铜合金的抗磁性特性来实现。众所周知水以及所有的有机化合物在核磁共振MRI下均表现出优良的成像特性，这与人体各种组织中的水及各种有机质均具有抗磁性特性息息相关。因此为了保证本发明铜合金的磁兼容特性，必须保证合金的抗磁性。

本发明铜合金的抗磁性主要由基体铜元素的抗磁性和用来合金化的几种抗磁性元素来保证，也可以适当添加少量相对磁化率小于10^-5并且能够固溶于铜合金的顺磁性合金元素用于合金强化，例如铝，锰，钛，锆，铌等一种或多种，同时控制其加入量≤1(wt)％。

合金基体铜元素为抗磁性元素，其相对磁化率为-9.7×10^-6，铜合金作为工业合金已经应用于各行各业，而且铜元素也是一种对人体有益的微量元素，因此本发明磁兼容铜合金用于医疗领域具有很大应用基础和优势。

合金元素锌为本发明合金的主要合金元素，其相对磁化率为-10.26×10^-6，锌是人体有益的微量元素，对人体新陈代谢具有重要的影响。同时锌是铜合金中重要的合金元素，显著影响铜合金的力学性能，因此建议锌优选含量为1～50％。

金和银均具有较强的抗磁性，分别为-35×10^-6和-25×10^-6，自身在核磁共振成像中对成像影响较小，同时金银对人体没有明显的毒性，而且金可以与铜形成固溶体，但是由于金和银的价格昂贵，优选银Ag≦8％，金Au≦10％。