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形狀記憶合金如何造福男性

朝陽泌尿科診所院長 蘇士銘醫師、梁景堯醫師

依據維基百科的說明,形狀記憶合金 (Shape Memory Alloys,簡稱SMA) 是一種能夠記憶原有形狀的智能材料。當合金在低於相變態溫度下,受到一有限度的塑性變形後,可由加熱的方式使其恢復到變形前的原始形狀。自Chang及Read等人在1952年觀察到金鎘合金中相變的可逆性,之後發現銅鋅、銅鋁鎳、銅鋅鋁等合金也有形狀記憶的特性,而鎳鈦合金 (Ni-Ti alloy, 簡稱 nitinol) 可說是最受重視的形狀記憶合金,其化學性質穩定,對人體無毒性,又能在正常體溫下維持記憶的形狀。雖然比起不鏽鋼要貴很多,但考慮到 nitinol 無可取代的物理特性,而且重量比鋼鐵輕,確實是醫材的理想材料。

臨床應用
形狀記憶合金早期應用在生活中,可做成眼鏡框、鋼絲胸罩等,萬一受到外力變形,只要在室溫下就會回復原狀。作為人體內的植入物,鎳鈦合金適用於骨科和牙科,以承受反覆的應力作用仍能保持形狀。而最重要的應用是血管內支架,植入前為收縮態,經由導管推送到狹窄區段時,則隨體溫漸漸回復到舒展態,不須再以氣球撐開,因此稱為自動擴展支架 (self-expanding stents)。據估計,已有一半以上的週邊血管支架採用 nitinol 材質。

泌尿系統的應用1 – 髂動脈狹窄
動脈粥狀硬化若侵犯髂動脈或其分枝,可能會造成陰莖動脈血流不足而造成勃起障礙。嚴重的血管阻塞以藥物治療成效有限,置入血管支架則有立竿見影的成效。

圖1 右總髂動脈狹窄,以三段 nitinol self-expanding stents 擴張的成果
Ref: Bekken J et al.: Self-expanding stents and aortoiliac occlusive disease: a review of the literature.
Medical Devices: Evidence and Research 2014:7 Pp 99—105.

泌尿系統的應用2 – 清除結石
泌尿科醫師對於 stone basket 一定不陌生,但您可知道,許多新式的取石網正是以 nitinol 材質製成的呢!傳統不鏽鋼材質彈性不錯,但仍會受外力而造成永久性的變形。Nitinol 即使在手術過程中拉扯或彎折,導致 wire 變形,但很快就會在病人體溫作用下,或浸泡溫水後恢復原狀!


圖2 各種 nitinol 取石裝置 (Source: Cook Medical)

泌尿系統的應用3 – 尿道狹窄
尿道狹窄是一個充滿挑戰性的課題,病人往往反覆發生同一部位的狹窄,不論採用機械性擴張、冷刀切開、雷射切開,都有可能再度疤痕增生而狹窄。曾有醫師試著用血管支架的方式 (Urolume wall stent) 來擴張,但萬一疤痕增生,會變得更加棘手,而且無法取出。

以nitinol 製成的 Memokath® 解決了以上的問題,放入體內後能維持尿道內徑,不易讓疤痕組織長入管腔中,不易附著結石。最重要的是,萬一必須取出時,只要用攝氏5度的冰水,就能使 Memokath 軟化,像煮熟的麵條一般容易拉出。Memokath 有各種管徑與長度可供選擇,除了尿道狹窄以外,也可用於攝護腺肥大、輸尿管狹窄等。


圖3 尿道狹窄以不鏽鋼 urolume 支架治療後再度狹窄 (圖片取自 Google search)


圖4 Memokath 用於攝護腺肥大 (Source:http://www.pnnmedical.com)

男性學醫師的狂想
陰莖假體植入,是治療勃起障礙的終極武器,但畢竟是手術,也有其風險。假如有適合的材質,讓使用者不須手術,能在需要時支撐陰莖,不需要時又能軟化收藏,是不是很棒呢?這只是筆者一閃而過的靈感,在此且賣個關子,希望這個構想更成熟時能再提出來分享。

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