硬組織替代及再生用高分子材料PPT學習教案

1、會計學1 硬組織替代及再生用高分子材料硬組織替代及再生用高分子材料 2 骨骼是人體的支架。它具有保護體內的腦、心、肝、 脾、肺及盆腔內諸器官、支持體形、承受體重的作用， 并作為肌肉收縮和活動時的杠桿，通過關節(jié)而產(chǎn)生各種 運動。 人體骨骼由206塊骨頭組成?？煞譃轱B骨、軀干骨和 四肢骨三大部分。各骨端借助韌帶、關節(jié)連接起來構成 骨骼。 骨骼象其它活動組織一樣，也有其生長、發(fā)展和衰 老的新陳代謝過程。 1、 人工骨和人工關節(jié) 第1頁/共37頁 3 人體骨骼示意圖 第2頁/共37頁 4 1、優(yōu)點 高分子材料作為骨科材料有很多優(yōu)越性：如比重輕、 成型加工容易、價廉、在體內老化與腐蝕性小。 2、注意事項

2、 高分子材料作為骨科材料耐磨性差；在加工制作中 還必須注意聚合反應的完全；即使材料本身已是化學穩(wěn) 定的，埋入組織后，仍有可能發(fā)生周圍組織因代謝不全 而壞死的現(xiàn)象。 1.1 高分子材料用作骨科材料的優(yōu)點及其注意事項 第3頁/共37頁 5 同時人工骨與生物體骨愈合時，當承受過重外力的 情況下，又會發(fā)生骨吸收現(xiàn)象而造成與人體骨的脫離。 在這里高分子材料與生物組織的物理化學、生物化學方 面的相互影響，也必須進一步積累動物試驗與臨床試驗 的數(shù)據(jù)，而進行更深入的研究。 第4頁/共37頁 6 1.2 應用實例 因腫瘤、骨性關節(jié)炎、類風濕性關節(jié)炎、先天性發(fā) 育異常以及外傷等造成關節(jié)嚴重病損時，無論關節(jié)大小，

3、如髖關節(jié)、肩關節(jié)、肘關節(jié)、膝關節(jié)、腕關節(jié)、掌指關 節(jié)、指間關節(jié)、踝關節(jié)、趾間關節(jié)等，均可考慮用人工 關節(jié)來代替病損的關節(jié)。 股骨、肱骨、脛骨等缺損或嚴重病變時，亦可用人 工骨來代替。 第5頁/共37頁 7 人工關節(jié)是模擬人體關節(jié)制成的植入性假體，以替代 病變或損傷的關節(jié)并恢復其功能。 用作人工關節(jié)的材料必須滿足：生物相容性好；生物 力學相容性好；生物結合性能好、固定好；壽命長，一般 設計壽命約為2050年。 現(xiàn)有人工關節(jié)材料主要有金屬材料、陶瓷材料、有機 高分子材料及復合材料。 第6頁/共37頁 8 用于人工關節(jié)的高分子材料主要有硅橡膠、聚乙烯和 超高分子量聚乙烯等。 硅橡膠主要用于指關節(jié)和肘

4、關節(jié)等。但硅橡膠假體易 疲勞折斷，機械性能的維持時間短；另外，生物相容性差， 磨損顆?？梢甬愇锓磻?聚乙烯是最早被用于人工關節(jié)的高分子材料。目前超 高分子量的聚乙烯在人工膝關節(jié)、人工髖關節(jié)等方面已獲 得成功，較好地解決了人工關節(jié)的摩擦磨損問題，延長了 使用壽命。 第7頁/共37頁 9 但長期隨訪病例顯示，由于晚期磨損嚴重，造成人工 關節(jié)出現(xiàn)晚期松動現(xiàn)象。雖然目前認為聚乙烯磨損碎屑是 影響人工關節(jié)使用壽命的最主要的因素，但仍缺乏理想的 替代材料。 第8頁/共37頁 10 人造膝關節(jié) 第9頁/共37頁 11 聚丙烯人工指關節(jié) 第10頁/共37頁 12 人工關節(jié)的長久固定是十分重要的。在固定人工

5、關節(jié) 時，常用到粘固劑。常用粘固劑是聚甲基丙烯酸甲酯類高 分子材料。 這種粘固劑采用粉狀固體與液體分裝的形式。固體常 為聚甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物， 并含有微量的過氧化苯甲酰。液體常為甲基丙烯酸甲酯單 體，以及少量的氫醌，N，N二甲基對甲苯胺。 第11頁/共37頁 13 使用時將粉劑與液體混合，迅速攪拌，反應甚為劇 烈。稍待幾分鐘，趁其尚未完全固化時，迅速將該聚合 物塞入骨髓腔中，待固化后，就能將人工關節(jié)的長柄固 定于骨髓腔中。骨粘固劑凝固過程很快，總共十幾分鐘 便完全固化，粘固作用是相當強的。 第12頁/共37頁 14 粘固劑優(yōu)點雖多，但也存在一定的缺點，主要問題是 在聚合

6、過程中會放出熱量，溫度最高可達90，這就容易 造成周圍活組織的熱壞死。 存在的另一個問題是在聚合過程中，單體并不全部參 加反應，總有一小部分會立即揮發(fā)。 因此在使用這類粘固劑時，一要積極采取降溫措施， 二要盡量減少單體用量。 第13頁/共37頁 15 2、齒科材料 第14頁/共37頁 16 齒科所用的材料包括高分子材料、合金、陶瓷等。 其中高分子材料的研究、發(fā)展和應用最為活躍。 將從齲齒填補、假牙鑲補及在顎骨內埋植等三個方 面闡述高分子材料的研究和應用情況。 第15頁/共37頁 17 2.1 齲齒填補用樹脂 齲齒填補用樹脂是充填于齲齒空洞部分所采用的高 分子材料的通稱。這種材料必須在填補以后，

7、常溫下幾 分鐘之內硬化，補好空洞，抑制齲蛀，保護牙組織的正 常生理功能。因此這種樹脂必須具備以下條件： 具有與人體組織的適應性，對齒組織及口腔粘膜 等沒有危害作用； 第16頁/共37頁 18 具有化學穩(wěn)定性，在口腔內長期留置，不受唾液、 食物、細菌、酶等的分解，不易老化，不會溶解滲出其 他物質； 色澤穩(wěn)定，從美容的觀點出發(fā)，應具與人齒及牙 根相似的色澤，不易變色，不被污染，受紫外線照射也 不變色和退色； 形狀、尺寸穩(wěn)定，聚合固化時收縮小，咬合受壓 時變形小，熱膨脹系數(shù)?。?第17頁/共37頁 19 有適當?shù)臋C械性能，如具有一定的硬度、抗拉強 度、壓縮強度、彈性率、耐磨擦性、耐疲勞性等； 與人齒

8、粘結性好，能把齲洞完全封閉，同齒組織 結合緊密，防止再次發(fā)生齲蛀； 能進行X射線造影，在診斷上易于判斷效果； 第18頁/共37頁 20 操作簡便，在口腔內幾分鐘時間就能完成填補操 作，并具有相應的粘度和迅速的固化時間，配合相應的 器械，形成使醫(yī)師易于接受的新的整套工藝。 用這種方法治療齲齒，還必須注意，在治療以后齲蝕 不應再發(fā)生或擴大，這就對樹脂提出了更高的要求。 第19頁/共37頁 21 樹脂充填材料，其主要成分為丙烯酸類樹脂、無機填 料、引發(fā)劑等。 樹脂基質可選用聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯 丙烯酸甲酯共聚物、丙烯酸環(huán)氧樹脂、羥甲基環(huán)氧樹脂、 芳香族雙甲基丙烯酸酯類聚合物等材料。 引發(fā)

9、劑可根據(jù)樹脂成分選定。 樹脂填充材料的組成 第20頁/共37頁 22 齒組織與填補用樹脂的粘結 要使樹脂發(fā)揮良好的治療作用，必須使樹脂與齒組 織緊密而牢固地粘合，否則在縫隙間還會產(chǎn)生二次齲蝕 現(xiàn)象。為了解決這個問題，提出了粘結的方法。 第21頁/共37頁 23 牙齒的主要組成物為牙釉質、牙骨質、牙本質和齒 髓。牙釉質和牙骨質構成齒冠的外層，最硬，莫氏硬度 為67，主要成分為羥基磷灰石。牙本質稍軟，莫氏硬 度為45，含較多的有機質和水分。牙齒中心部位的齒 髓則含有豐富的血管和神經(jīng)活組織。 牙釉質、牙本質和齒髓的材性差別很大，故粘結比 較困難。雖經(jīng)人們經(jīng)過長期的努力，但至今尚無十分理 想的粘合劑。

10、 第22頁/共37頁 24 第23頁/共37頁 25 第24頁/共37頁 26 2.2 假牙用硬質樹脂 做假牙的樹脂必須有較好的機械強度與耐磨性，可 耐咀嚼，同時還必須有與人齒相近的色澤。單用聚甲基 丙烯酸甲酯顯然不能完全適應使用要求。由此出現(xiàn)了各 種各樣的改性產(chǎn)品。 第25頁/共37頁 27 自1965年開始引入了多官能基團的甲基丙烯酸酯單 體，以形成高度交聯(lián)的熱固性樹脂。最初用二甲基丙烯 酸三縮乙二醇酯，但性能不佳。 第26頁/共37頁 28 其后，有人將60二甲基丙烯酸雙酚A酯和40二甲 基丙烯酸三縮乙二醇酯作為共聚單體，與顆粒狀聚甲基 丙烯酸甲酯配合制成聚合物，這是一種硬度、壓縮強度、

11、 耐磨性都較理想的假牙材料。 高度交聯(lián)的聚合物，雖然提高了耐壓強度，但具有 脆性，因此用作假牙在咬嚼時遇到硬物易于爆碎。 第27頁/共37頁 29 從這類硬質樹脂的結構分析中發(fā)現(xiàn)，多官能團單體與 顆粒狀聚甲基丙烯酸甲酯混合之后，高交聯(lián)度的聚合物與 顆粒狀樹脂的內部以及周圍的混合部分之間有微觀的分離 狀態(tài)，形成三個相。這三個相對光的折射率不同，造成聚 合物色光呆板，沒有人體齒那種類似半透明或微帶透明的 外觀，從審美觀點看也還存在缺點。 所以要更進一步研究，解決色澤問題，以及從各組份 的配合著手，解決結構和強度問題。 第28頁/共37頁 30 2.3 人工種植牙 人工種植牙是利用人工生物材料制造的

12、仿生牙，醫(yī)生 將其植入患者的頜骨內以修復失牙，重建咀嚼功能。人工 種植牙這種仿生器官被植入牙床后，不僅形態(tài)逼真、美觀 患者感覺像真牙一樣，而且沒有傳統(tǒng)假牙的塑料基托、金 屬卡環(huán)等的外觀和異物感，并可像真牙一樣咀嚼食物。被 稱為人類的“第三副牙齒”。 第29頁/共37頁 31 人工種植牙更確切的稱謂應是人工種植牙根。因為 種植到頜骨內的僅僅是相當于牙根的部分，待這部分種 植體與頜骨愈合之后，再在種植體上鑲牙。 第30頁/共37頁 32 關于種植牙的歷史，早在古埃及已有婦女用象牙做成 假牙，裝飾牙齒脫落部位的記載。1931年，在南美洪都拉 斯發(fā)現(xiàn)了公元前600年的人類頭顱骨化石，證實了古代牙 種植

13、技術的存在。這具頭顱骨的下頜切牙部有磨成牙齒狀 的貝殼插入，X線檢查顯示致密骨環(huán)繞貝殼，兩者結合好。 第31頁/共37頁 33 真正的骨內種植開始于十九世紀。這個時期，種植 治療已屢有報告，種植材料大大增加，如金、銀、瓷、 象牙、貝殼等。據(jù)報告，種植成功的時間有長達八年之 久。 現(xiàn)代種植牙的發(fā)展始于1978年。這一年，美國國家 醫(yī)學研究所在哈佛召開了一次研討會，嚴格地討論了種 植牙的優(yōu)點和危險性，第一次從專業(yè)角度，正面肯定了 種植牙。 第32頁/共37頁 34 種植牙材料： 1、以鈦合金為主的金屬合金材料，其優(yōu)點是強度高，但 對組織和骨的適應性均較差。 2、陶瓷材料，具有機械強度高、耐腐蝕、無

14、刺激和毒性、 與組織相容性好。 3、高分子材料，某些高分子材料與人體結構的天然高分 子有較相近的化學結構，但易被生物體降解并刺激生 物體。 第33頁/共37頁 35 4、碳素材料，優(yōu)點是在生物體內有較高的穩(wěn)定性，無生 物降解作用。缺點是脆性大，為黑色，使其使用范圍 受限。 5、復合材料。人體牙齒往往是包含著有機物和無機物的 復雜復合體。上述單一材料由于受到單一結構的限制， 往往不能滿足生物體的要求。因此復合材料的應用日 趨廣泛。 第34頁/共37頁 36 人工齒根種植不成功的病例大多由以下原因形成： 咬合時過分用力；患者健康狀況不佳；骨組織生活力 不強；口腔內消毒不佳或清潔狀況不佳；齒根周圍引 起炎癥。 第35頁/共37頁 37