外科整形与组织修复材料
主要内容： 1、人工骨和人工关节 2、整容材料 3、眼科材料 4、齿科材料
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高分子材料在齿科、骨科和整形外科上的应用已有相 当长的历史了。甚至可以说，齿科材料、人造骨及整容材 料的出现是高分子材料在医学领域应用的起点。
外科整形材料包括装饰修补材料和体内填补材料，主 要用于外伤、疾病及发育不全引起的组织缺损或修整。随 着生命科学的快速发展，在材料学中引入生物学和医学思 想，使医用高分子材料在外科整形中发挥越来越大的作用。
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1.3 应用实例 因肿瘤、骨性关节炎、类风湿性关节炎、先天性发
育异常以及外伤等造成关节严重病损时，无论关节大小， 如髋关节、肩关节、肘关节、膝关节、腕关节、掌指关 节、指间关节、踝关节、趾间关节等，均可考虑用人工 关节来代替病损的关节。
股骨、肱骨、胫骨等缺损或严重病变时，亦可用人 工骨来代替。
硅橡胶主要用于指关节和肘关节等。但硅橡胶假体易 疲劳折断，机械性能的维持时间短；另外，生物相容性差， 磨损颗粒可引起异物反应。
聚乙烯是最早被用于人工关节的高分子材料。目前超 高分子量的聚乙烯在人工膝关节、人工髋关节等方面已获 得成功，较好地解决了人工关节的摩擦磨损问题，延长了 使用寿命。
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但长期随访病例显示，由于晚期磨损严重，造成人工 关节出现晚期松动现象。虽然目前认为聚乙烯磨损碎屑是 影响人工关节使用寿命的最主要的因素，但仍缺乏理想的 替代材料。
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1949年曾经出现过用尼龙制的人工骨在肩、臂、指 关节、股关节等处应用。但因尼龙对人体组织的刺激性 很大，现已不采用。
1963年英国研究出用高密度聚乙烯作为人工股关节 的窝部，而用金属制成在窝部转动的关节头，但由于金 属对聚乙烯的磨损比较厉害，后来在金属关节头的表面 附上一层陶瓷。作为人工关节的窝部材料，也曾试用过 聚四氟乙烯等。 但因为关节转动时磨损量多，磨损的碎 屑对关节周围刺激作用强，临床上也是一个难题。
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人 体 骨 骼 示 意 图
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1.1 发展历史 高分子材料在骨科的应用和研究有很长的历史。 1850年已有人用硫化橡胶作为下颚骨和头盖骨； 1894年有人用赛璐珞制成头盖骨，但组织刺激性强，
而且有人提出了在它的埋植体周围发生恶性肿瘤的报告。
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1939年德国用聚甲基丙烯酸甲酯制成人工头盖骨，之 后出现了常温聚合型的甲基丙烯酸甲酯树脂，在第二次世 界大战中，用此材料做人工头盖骨的实例很多。聚甲基丙 烯酸甲酯对组织的刺激性小、比重轻、机械性能好、成型 加工容易，还是比较理想的。但使用前要注意它的单体是 否已完全聚合并应严加消毒。
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如Polyactive（商品名）是一种由聚环氧乙烷和聚 对苯二甲酸丁酯（PBT）组成的弹性嵌段共聚物；由 ε－己内酯与磷酸乙烯共聚物与聚乳酸共混制备骨固 定器材。
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1.2 高分子材料用作骨科材料的优点及其注意事项
1、优点 高分子材料作为骨科材料有很多优越性：如比重轻、
成型加工容易、价廉、在体内老化与腐蚀性小。 2、注意事项
高分子材料作为骨科材料耐磨性差；在加工制作中 还必须注意聚合反应的完全；即使材料本身已是化学稳 定的，埋入组织后，仍有可能发生周围组织因代谢不全 而坏死的现象。
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同时人工骨与生物体骨愈合时，当承受过重外力的 情况下，又会发生骨吸收现象而造成与人体骨的脱离。 在这里高分子材料与生物组织的物理化学、生物化学方 面的相互影响，也必须进一步积累动物试验与临床试验 的数据，而进行更深入的研究。
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粘固剂优点虽多，但也存在一定的缺点，主要问题是 在聚合过程中会放出热量，温度最高可达90℃，这就容易 造成周围活组织的热坏死。
存在的另一个问题是在聚合过程中，单体并不全部参 加反应，总有一小部分会立即挥发。
因此在使用这类粘固剂时，一要积极采取降温措施， 二要尽量减少单体用量。
这种粘固剂采用粉状固体与液体分装的形式。固体常 为聚甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸甲酯－苯乙烯共聚物， 并含有微量的过氧化苯甲酰。液体常为甲基丙烯酸甲酯单 体，以及少量的氢醌，N，N－二甲基对甲，反应甚为剧 烈。稍待几分钟，趁其尚未完全固化时，迅速将该聚合 物塞入骨髓腔中，待固化后，就能将人工关节的长柄固 定于骨髓腔中。骨粘固剂凝固过程很快，总共十几分钟 便完全固化，粘固作用是相当强的。
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1、 人工骨和人工关节
骨骼是人体的支架。它具有保护体内的脑、心、肝、 脾、肺及盆腔内诸器官、支持体形、承受体重的作用， 并作为肌肉收缩和活动时的杠杆，通过关节而产生各种 运动。
人体骨骼由206块骨头组成。可分为颅骨、躯干骨和 四肢骨三大部分。各骨端借助韧带、关节连接起来构成 骨骼。
骨骼象其它活动组织一样，也有其生长、发展和衰 老的新陈代谢过程。
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上世纪70年代，有人用聚氯乙烯、聚四氟乙烯等表 面发泡材料作为人工骨应用于临床，发现它与人体组织 适应性较好。
还有人将一种发泡的氧化铝陶瓷浸在环氧树脂中制 成增强的复合材料，作为人工骨应用于临床。
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近年来，可吸收聚合物材料也已应用于制备骨内 固定器材。
聚乳酸及其共聚物最早被应用于制备骨固定板、骨 钉，并己用于临床。近年来，正在开发一些新型的高分 子材料用于制备骨内固定器材。
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人工关节是模拟人体关节制成的植入性假体，以替代 病变或损伤的关节并恢复其功能。
用作人工关节的材料必须满足：生物相容性好；生物 力学相容性好；生物结合性能好、固定好；寿命长，一般 设计寿命约为20~50年。
现有人工关节材料主要有金属材料、陶瓷材料、有机 高分子材料及复合材料。
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用于人工关节的高分子材料主要有硅橡胶、聚乙烯和 超高分子量聚乙烯等。
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人造膝关节 17
人工膝关节的研制至今还不够成熟。人工膝关节 目前多采用不锈钢和高强度塑料制成。分为全金属人 工膝关节、金属－塑料人工膝关节等。
人工指关节应用已较广泛。有用硅橡胶，亦有用 聚丙烯或用网状涤纶增强的硅橡胶制作指关节的。
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聚丙烯人工指关节
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人工关节的长久固定是十分重要的。在固定人工关节 时，常用到粘固剂。常用粘固剂是聚甲基丙烯酸甲酯类高 分子材料。