生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官

生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官第1頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1生物醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展概況生物醫(yī)學(xué)材料(BiomedicalMaterials)是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中一個(gè)較新分支學(xué)科，是生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)交叉形成的邊緣學(xué)科。具體涉及到化學(xué)、物理學(xué)、高分子化學(xué)、高分子物理學(xué)、生物物理學(xué)、生物化學(xué)、生理學(xué)、藥物學(xué)、基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)等很多學(xué)科。ISO定義，生物醫(yī)學(xué)材料是指“以醫(yī)療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無(wú)生命的材料”。另有定義是：具有天然器官組織的功能或天然器官部分功能的材料。第2頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3500年前，古埃及人就利用棉纖維、馬鬃作縫合線縫合傷口；印第安人使用木片修補(bǔ)受傷的顱骨。中國(guó)和埃及在2500年前的墓葬中發(fā)現(xiàn)有假牙、假鼻和假耳。人類很早就用黃金來(lái)修復(fù)缺損的牙齒，并沿用至今。1775年就有用金屬固定體內(nèi)骨折的記載。1851年發(fā)明了天然橡膠的硫化方法后，有人采用硬膠木制作了人工牙托的顎骨。器官移植取得巨大進(jìn)展，但存在排異、器官來(lái)源、法律、倫理等難題。因此醫(yī)學(xué)界對(duì)生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官的要求日益增加。第3頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前被詳細(xì)研究過(guò)的生物材料已超過(guò)1000種，被廣泛應(yīng)用的有90多種，1800多個(gè)制品。西方國(guó)家每年耗用生物材料量以10~15%的速度增長(zhǎng)。我國(guó)生物材料的研究起步較晚，隨著政府的重視和投入的不斷增加，取得一批較高水平的研究成果，如生物活性骨、關(guān)節(jié)系統(tǒng)替換材料、人工心臟瓣膜等心血管替換材料以及眼科手術(shù)用高分子復(fù)合材料等。第4頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2生物醫(yī)學(xué)材料安全性評(píng)價(jià)生物醫(yī)學(xué)材料的安全性評(píng)價(jià)：指采用生物學(xué)的方法來(lái)檢測(cè)被檢材料對(duì)受體的毒副作用，從而預(yù)測(cè)該材料在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的安全性。包括對(duì)局部組織、血液與整體反應(yīng)及對(duì)受體的遺傳效應(yīng)。生物醫(yī)學(xué)材料的安全性評(píng)價(jià)本身是一個(gè)不斷發(fā)展的領(lǐng)域，“安全性”是相對(duì)的概念。根據(jù)材料與制品使用目的的不同制定各種安全性評(píng)價(jià)程序。ASTM(美國(guó)材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn))。第5頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3生物醫(yī)學(xué)材料的基本要求臨床醫(yī)學(xué)對(duì)生物醫(yī)學(xué)材料有以下基本要求：無(wú)毒性、不致癌、不致畸、不引起人體細(xì)胞的突變和組織細(xì)胞的反應(yīng)；與人體組織相容性好，不引起中毒、溶血凝血、發(fā)熱和過(guò)敏等現(xiàn)象；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗體液、酶的作用；具有與天然組織相適應(yīng)的物理機(jī)械特性；針對(duì)不同的使用目的具有特定的功能。第6頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4生物醫(yī)學(xué)材料的分類及性能兩種分類方法按應(yīng)用性質(zhì)來(lái)分類：抗凝血材料(心血管材料)、齒科材料、骨科材料、眼科材料、吸附解毒材料(血液灌流用)、假體材料、緩釋材料、生物粘合材料、透析及超濾用膜材料、一次性醫(yī)用材料等。第7頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按材料屬性分類：天然生物材料—再生纖維、膠原、透明質(zhì)酸、甲殼素等。合成高分子生物材料—硅橡膠、聚氨脂及其嵌段共聚物、滌綸、尼龍、聚丙烯腈、聚烯烴醫(yī)用金屬材料—不銹鋼、鈦及鈦合金、鈦鎳記憶合金等無(wú)機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料—碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃材料雜化生物材料—來(lái)自活體的天然材料與合成材料的雜化，如膠原與聚乙烯醇的交聯(lián)雜化等復(fù)合生物材料—用碳纖維增強(qiáng)的塑料，用碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)的生物陶瓷、玻璃等第8頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物材料是研制人工器官及一些重要醫(yī)療技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，綜觀人工器官及醫(yī)療裝置的發(fā)展史，每一種新型生物材料的發(fā)現(xiàn)都引起了人工器官及醫(yī)療技術(shù)的飛躍。生物惰性醫(yī)用硅橡膠—人工耳、人工鼻、人工頜骨等血液相容性較好的各向同性碳被復(fù)材料—碟片式機(jī)械心臟瓣膜血液親和性及物理機(jī)械性能較好的聚氨酯嵌段共聚物—促使人工心臟向臨床應(yīng)用跨越一大步可形成假生物內(nèi)膜的編織滌綸管—人工血管進(jìn)入實(shí)用化第9頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5醫(yī)用金屬材料在生物醫(yī)學(xué)材料中，金屬材料應(yīng)用最早，唐代就用銀汞合金(主要成份：汞、銀、銅、錫、鋅)來(lái)補(bǔ)牙。醫(yī)用金屬材料是指一類用作生物材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料。屬于生物惰性材料，除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能，具有良好的生物力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外，還必須具有優(yōu)良的抗生理腐蝕性、生物相容性、無(wú)毒性和簡(jiǎn)易可行的手術(shù)操作技術(shù)。第10頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月醫(yī)用金屬材料是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植入材料，由于有較高的強(qiáng)度和韌性，已成為骨和牙齒等硬組織修復(fù)和替換、心血管和軟組織修復(fù)以及人工器官制造的主要材料。大部分金屬不符合生物材料的要求，僅有小部分或經(jīng)處理過(guò)的可用于臨床。目前在臨床使用的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金三大類，另外還有記憶合金、貴金屬以及純金屬鉭、鈮和鉻等。第11頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用醫(yī)用金屬材料不銹鋼鈷(Co)基合金鈦(Ti)基合金形狀記憶合金貴金屬第12頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1不銹鋼鐵基耐蝕合金(一般由鐵、鉻、鎳、鉬、錳、硅組成)，易加工、價(jià)格低廉。不銹鋼的耐蝕性和屈服強(qiáng)度可以通過(guò)冷加工而提高，避免疲勞斷裂。不銹鋼可制成多種形體，如針、釘、髓內(nèi)針、齒冠、三棱釘?shù)绕骷腿斯ぜ袤w而用于臨床，不銹鋼還用于制作各種醫(yī)療儀器和手術(shù)器械。第13頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月顱固定鋼板、鋼釘手術(shù)器械第14頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2鈷(Co)基合金含有較高的鉻和鉬，又稱鈷鉻鉬合金，具有極為優(yōu)異的耐腐蝕性(比不銹鋼高40倍)和耐磨性，綜合力學(xué)性能和生物相容性良好，可通過(guò)精密鑄造成形狀復(fù)雜的精密修復(fù)體。主要用于人工關(guān)節(jié)(特別是人體中受載荷最大的髖關(guān)節(jié))人工骨及骨科內(nèi)處固定器件齒科修復(fù)中的義齒，各種鑄造冠、嵌體及固定橋心血管外科及整形科等價(jià)格較高，加工困難，應(yīng)用不普及。第15頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人造髖關(guān)節(jié)的頭桿部分第16頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.3鈦(Ti)基合金臨床應(yīng)用廣泛，其質(zhì)輕、強(qiáng)度高、力學(xué)性質(zhì)接近人骨、強(qiáng)度遠(yuǎn)低于純鈦，耐疲勞、耐蝕性均優(yōu)于不銹鋼和鈷基合金，且生物相容性和表面活性好，是較為理想的一種植入材料?？箶嗔褟?qiáng)度較低，耐磨性能不盡人意，加工困難。冶煉及成型工藝復(fù)雜。主要用于：修補(bǔ)顱骨，制成鈦網(wǎng)或鈦箔用于修復(fù)腦膜和腹膜、人工骨、關(guān)節(jié)、牙和矯形物、人工心臟瓣膜支架、人工心臟部件和腦止血夾、口腔頜面矯形、頜面修補(bǔ)、手術(shù)器械、醫(yī)療儀器和人工假肢等。第17頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鈦板第18頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4形狀記憶合金1951年美國(guó)首次報(bào)道Au-Cd(金-鎘)合金具有形狀記憶效應(yīng)，目前已發(fā)現(xiàn)20多種記憶合金，其中以鎳鈦合金在臨床上應(yīng)用最廣。它在不同的溫度下表現(xiàn)為不同的金屬結(jié)構(gòu)相。如低溫時(shí)為單斜結(jié)構(gòu)相，高溫時(shí)為立方體結(jié)構(gòu)相，前者柔軟可隨意變形，如拉直式屈曲，而后者剛硬，可恢復(fù)原來(lái)的形狀，并在形狀恢復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生較大的恢復(fù)力。經(jīng)過(guò)高溫退火后，加工為一種形狀(如螺旋狀)，室溫下降將其拉直，當(dāng)加熱到一定的“變態(tài)溫度”時(shí)，這根合金仿佛記起了什么似的，立即恢復(fù)到它原來(lái)形狀(螺旋狀)。第19頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單斜結(jié)構(gòu)相(低溫，柔軟)立方體結(jié)構(gòu)相(高溫，剛硬)第20頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月形狀記憶合金可以分為三種：?jiǎn)纬逃洃浶?yīng)形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復(fù)變形前的形狀，只在加熱過(guò)程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱為單程記憶效應(yīng)。雙程記憶效應(yīng)某些合金加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)又能恢復(fù)低溫相形狀，稱為雙程記憶效應(yīng)。全程記憶效應(yīng)加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱為全程記憶效應(yīng)。第21頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)：奇特的形狀記憶功能、質(zhì)輕、磁性微弱、強(qiáng)度較高、耐疲勞性能、高回彈性和生物相容性好等。應(yīng)用：管腔狹窄的治療(喉氣管狹窄、食管狹窄、膽道狹窄、尿道狹窄及閉鎖等)：支架安入管腔狹窄的部位后，能將狹窄管腔撐開(kāi)，并與管壁相貼緊，固定好。血栓過(guò)濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動(dòng)脈瘤夾、接骨板、髓內(nèi)針、人工關(guān)節(jié)、避孕器、心臟修補(bǔ)元件、人造腎臟用微型泵等。血管外科：治療主動(dòng)脈瘤、冠狀動(dòng)脈和椎動(dòng)脈狹窄等。第22頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.5貴金屬(noblemetal)

是一種金屬或合金，如金具有極高的抗氧化性和抗腐蝕性。貴金屬具有獨(dú)特穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能、優(yōu)異的加工特性、對(duì)人體組織無(wú)毒副作用、刺激小等優(yōu)良的生物學(xué)性能。主要用于口腔科的齒科修復(fù)，也可用于小型植入式電子醫(yī)療器械等。第23頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6醫(yī)用高分子材料低分子：分子量低于一千，如煤、糖、油、水泥和抗菌素等。中分子：分子量在數(shù)千范圍，如維生素B12等。高分子：分子量在幾萬(wàn)至幾百萬(wàn)，如蛋白質(zhì)、棉、毛、木材、松香、橡膠、塑料、合成纖維。醫(yī)用高分子材料：在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的、尤其能在機(jī)體內(nèi)使用的高分子材料。天然樹(shù)脂：如松香。合成樹(shù)脂：由低分子量的化合物經(jīng)過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)而制得的高分子量的樹(shù)脂狀物質(zhì)，如聚氯乙烯、聚乙烯。塑料的主要成分就是合成樹(shù)脂。第24頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一些高分子與低分子化合物的分子量第25頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月命名：通俗命名法，根據(jù)制作高分子化合物的單體名稱，前面冠以“聚”字而成。如聚乙烯、聚丙烯習(xí)慣名稱或商品名稱來(lái)命名：如有機(jī)玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、滌綸(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)等。醫(yī)用高分子制品的研究，包括人工器官、醫(yī)療用品(輸血輸液用具、注射器、心導(dǎo)管、主動(dòng)脈氣囊反搏器、角膜接觸鏡、中心靜脈插管、膀胱造瘺管、醫(yī)用粘合劑以及各種醫(yī)用導(dǎo)管、醫(yī)用膜、創(chuàng)傷包扎材料和各種手術(shù)、護(hù)理用品等)和藥用高分子(作為賦形劑、合成新型藥物)三大類。第26頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1天然高分子生物材料人體的皮膚、肌肉、組織和器官都是由高分子化合物組成的，天然高分子生物材料是人類最早使用的醫(yī)用材料之一。天然材料具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)：功能多樣性、與機(jī)體的相容性、生物可降解性以及對(duì)其進(jìn)行改性與復(fù)合和雜化等。目前天然高分子生物材料主要有：天然蛋白質(zhì)材料：膠原蛋白和纖維蛋白兩種天然多糖類材料：纖維素、甲殼素和殼聚糖等由于結(jié)構(gòu)和組成差異，表現(xiàn)出不同性質(zhì)，應(yīng)用于不同方面。第27頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1.1天然蛋白質(zhì)材料——膠原蛋白脊椎動(dòng)物的蛋白，是支持組織和結(jié)構(gòu)組織(皮膚、肌腱和骨骼的有機(jī)質(zhì))的主要組成成分。膠原來(lái)源廣泛，廣泛應(yīng)用。膠原與人體組織相容性好，不易引起抗體產(chǎn)生，植入人體后無(wú)刺激性、無(wú)毒性反應(yīng)，能促進(jìn)細(xì)胞增殖，加快創(chuàng)口愈合并具有可降解性，可被人體吸收，降解產(chǎn)物也無(wú)毒副作用。第28頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月膠原分散體具有再生特性，可以將其加工成不同形狀的制品而用于臨床，越來(lái)越受到人們重視。膠原凝膠用作創(chuàng)傷敷料粉末用于止血?jiǎng)┖退幬镝尫畔到y(tǒng)紡絲纖維用作人工血管、人工皮膚、人工肌腱和外科縫線薄膜用于角膜、藥物釋放系統(tǒng)和組織引導(dǎo)再生材料管用于人工血管、人工膽管和管狀器官空心纖維用于血液透析膜和人工肺膜海綿用于創(chuàng)傷敷料和止血?jiǎng)┑?。?9頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1.1天然蛋白質(zhì)材料——纖維蛋白是纖維蛋白原在生理?xiàng)l件下凝固而成的一種材料。纖維蛋白可用不同方法進(jìn)行化學(xué)改性，其中包括放射性碘化法、與合成高分子進(jìn)行接枝和在纖維蛋白上進(jìn)行酶固定等。纖維蛋白主要來(lái)源于血漿蛋白，具有明顯的血液和組織相容性，無(wú)毒副作用和其他不良影響。作為止血?jiǎng)?chuàng)傷愈合劑和可降解生物材料在臨床上已經(jīng)應(yīng)用很久；其主要生理功能為止血，另外還可明顯促進(jìn)創(chuàng)傷的愈合；還可作為一種骨架，促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)；并具有一定的殺菌作用。第30頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月纖維蛋白在臨床上常見(jiàn)的應(yīng)用形式：纖維蛋白原的就地凝固，用于眼科手術(shù)的組織粘合劑，肺切除后胸腔填充物和外科手術(shù)中的止血纖維蛋白粉末，用作止血?jiǎng)?，可以與抗菌素共用，用作填充慢性骨炎和骨髓炎手術(shù)后的骨缺損纖維蛋白海綿，用作止血?jiǎng)?、扁平瘢的治療和唾液腺外科手術(shù)后的填充物組織代用品，用于關(guān)節(jié)成型術(shù)、視網(wǎng)膜脫離、眼外科治療、肝臟止血及疝氣修復(fù)等纖維蛋白薄膜，用于神經(jīng)外科，替代硬腦膜和保護(hù)末梢神經(jīng)縫線；用于燒傷治療，消除頜面竇和口腔間的穿孔。第31頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1.2天然多糖類材料多糖是由許多單糖分子經(jīng)失水縮聚，通過(guò)糖苷鍵結(jié)合而成的天然高分子化合物。均聚糖：多糖水解后只產(chǎn)生一種單糖，如纖維素、淀粉雜聚糖：水解產(chǎn)物是兩種或兩種以上的單糖，如菊粉等。自然界廣泛存在的多糖主要有：植物多糖，如纖維素、半纖維素、淀粉、果膠等；動(dòng)物多糖，如甲殼素、殼聚糖、肝素、硫酸軟骨素等；瓊脂多糖，如瓊脂、海藻酸、角叉藻聚糖等；菌類多糖，如D-葡聚糖、D-半乳聚糖、甘露聚糖等；微生物多糖，如右旋糖酐、凝乳糖、出芽短梗孢糖等。研究較多的多糖類材料為纖維素、甲殼素和殼聚糖。第32頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1.2天然多糖類材料——纖維素具有不同的構(gòu)型和結(jié)晶形式，是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分，存在于自然界中數(shù)量最多的碳水化合物。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，至今仍未被完全了解。天然的纖維素屬于纖維Ⅰ型，再生纖維素屬于纖維Ⅱ型，后者結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。不同的天然纖維素其結(jié)晶度有明顯差異，隨著結(jié)晶度的提高，其抗張強(qiáng)度、硬度、密度增加，但彈性、韌性、膨脹性、吸水性和化學(xué)反應(yīng)性下降。第33頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用形式主要是制造各種醫(yī)用膜：硝酸纖維素膜：用于血液透析和過(guò)濾，但由于制膜困難及不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，已逐漸被其他材料取代粘膠纖維(人造絲)或賽珞玢(玻璃紙)管：用于透析，但由于含有磺化物及尿素、肌酐的透析性不好等原因，作為透析用的賽珞玢逐漸被淘汰再生纖維素(銅珞玢)：是目前人工腎使用較多的透析膜材料，對(duì)溶質(zhì)的傳遞，纖維素膜起到篩網(wǎng)和微孔壁壘作用醋酸纖維素膜，主要用于血透析系統(tǒng)全氟代?；w維素：用于制造代膜式肺、人工心瓣膜、人工細(xì)胞膜層，各種導(dǎo)管、插管和分流管等第34頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1.2天然多糖類材料——甲殼素化學(xué)名稱為聚N-乙酰-D葡萄糖胺，分子式為(C3H13NO5)n，屬于氨基多糖，是僅有的具有明顯堿性的天然多糖。廣泛存在于低等植物及甲殼動(dòng)物的外殼中，每年生物合成資源最高達(dá)1000億噸，是地球上僅次于植物纖維的第二大生物資源。來(lái)源于動(dòng)物的天然多糖，普遍存在于蝦、蟹等低等動(dòng)物及昆蟲(chóng)等節(jié)肢動(dòng)物的外殼中。將甲殼動(dòng)物的外殼通過(guò)酸堿處理，脫去鈣、鹽和蛋白質(zhì)，即得到甲殼素。第35頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月被科學(xué)家譽(yù)為繼蛋白質(zhì)、糖、脂肪、維生素、礦物質(zhì)以外的第六生命要素。甲殼素有強(qiáng)化免疫、降血糖、降血脂、降血壓、強(qiáng)化肝臟機(jī)能、活化細(xì)胞、調(diào)節(jié)植物神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)等功能，還可作為保健材料，用于健康無(wú)害煙、護(hù)膚產(chǎn)品、保健內(nèi)衣等。作為醫(yī)用生物材料可用于：醫(yī)用敷料：甲殼素具有良好的組織相容性，可滅菌、促進(jìn)傷口愈合、吸收傷口滲出物且不脫水收縮藥物緩釋劑：基本為中性，可與任何藥物配伍止血棉、止血?jiǎng)涸谘軆?nèi)注射高粘度甲殼素，可形成血栓口愈合劑，使血管閉塞，從而在手術(shù)中達(dá)到止血目的，較注射明膠海綿等常規(guī)止血方法，操作容易，感染少。第36頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

甲殼素縫線的電鏡照片甲殼素人工皮的電鏡照片第37頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.1.2天然多糖類材料——?dú)ぞ厶鞘羌讱に厝コ糠忠宜峄蟮漠a(chǎn)物(甲殼素的衍生物)，甲殼素繼續(xù)用濃堿乙酸基化則得到殼聚糖，具有一定的粘度，無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)副作用。不溶于水和堿液，但可溶于多種酸溶液中?？蛇M(jìn)行酯化、醚化、氧化、磺化以及接枝交聯(lián)等反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改性。特別是磺化產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)與肝素極其相似，可作為肝素的代用品作抗凝劑。第38頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月醫(yī)學(xué)多上用于：可吸收性縫合線，用于消化道和整形外科人工皮，用于整形外科、皮膚外科，用于Ⅱ、Ⅲ度燒傷，采皮傷和植皮傷等細(xì)胞培養(yǎng)，制備不同形狀的微膠囊，培養(yǎng)高濃度細(xì)胞，如包封的是活細(xì)胞，則構(gòu)成人工生物器官海綿，用于拔牙患者、囊腫切除、齒科切除部分的保護(hù)材料眼科敷料，可生成較多的成膠原和成纖維細(xì)胞隱形眼鏡膜，用于藥物釋放系統(tǒng)和組織引導(dǎo)再生材料固相酶載體第39頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2合成高分子生物材料迅速地取代了除了食品以外的許多寶貴天然資源。利用聚合方法制備的一類生物材料。由于合成高分子可以通過(guò)組成和結(jié)構(gòu)控制而具有多種多樣的物理和化學(xué)性質(zhì)。是一門(mén)新興的邊緣學(xué)科，合成高分子材料已成為制造各種人工器官、軟硬組織修復(fù)體、醫(yī)用粘結(jié)劑、縫合線、人造血液等的最主要的也是用量最大的生物材料。第40頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成高分子材料的組成物(單體，添加劑等)可能向生物環(huán)境釋放，有可能導(dǎo)致毒性反應(yīng)。彈性模量低，不能用于承受較大負(fù)荷的體位修復(fù)?？煞譃椋荷锊豢山到獾模汗柘鹉z、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯水凝膠、α-氰基丙烯酸酯類、聚酸胺和飽和聚酯等。生物可降解的：聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙內(nèi)酯、乳酸-乙醇酸共聚物和聚β-羥基丁酸酯等。第41頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2合成高分子生物材料——硅橡膠平均分子量>40萬(wàn)，是含有硅原子的特種合成橡膠的總稱。具有優(yōu)異的生理特性：無(wú)毒無(wú)味、生物相容性好、耐生物老化、較好的抗凝血性、長(zhǎng)期植入體內(nèi)物理性能下降甚微、耐高溫嚴(yán)寒(

-90°~

250°)、良好的電絕緣性、耐氧老化性、耐光老化性以及防霉性、化學(xué)穩(wěn)定性等。在醫(yī)學(xué)上主要用于粘合劑、導(dǎo)管、整形和修復(fù)外科(人工關(guān)節(jié)、皮膚擴(kuò)張、燒傷的皮膚創(chuàng)面保護(hù)、人工鼻梁、人工耳廓和人工眼環(huán))、緩釋和控釋等。第42頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月防噪音耳塞：佩戴舒適，阻隔噪音，保護(hù)耳膜。胎頭吸引器：操作簡(jiǎn)便，使用安全，可根據(jù)胎兒頭部大小變形，吸引時(shí)胎兒頭皮不會(huì)被吸起，可避免頭皮血腫和顱內(nèi)損傷等弊病，能大大減輕難產(chǎn)孕婦分娩時(shí)的痛苦。人造血管：具有特殊的生理機(jī)能，能做到與人體“親密無(wú)間”，人的機(jī)體也不排斥它，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，就會(huì)與人體組織完全結(jié)合起來(lái)，穩(wěn)定性極為良好。鼓膜修補(bǔ)片：其片薄而柔軟，光潔度和韌性都良好。是修補(bǔ)耳膜的理想材料，且操作簡(jiǎn)便，效果頗佳。此外還有硅橡膠人造氣管、人造肺、人造骨、硅橡膠十二指腸管等，功效都十分理想。硅橡膠醫(yī)用導(dǎo)管類

第43頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2合成高分子生物材料——聚氨酯(PU，Polyurethane)是聚醚、聚酯和二異氰酸酯的總稱。具有良好的延伸性和抗撓曲性，強(qiáng)度高、耐磨損，血液相容性、抗血栓性能好，且不損傷血液成分，使其在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。主要用于人工心臟搏動(dòng)膜、心血管醫(yī)學(xué)元件、人工心臟、輔助循環(huán)、人工血管、體外循環(huán)血液路、藥物釋放體系、縫合線與軟組織粘合劑繃帶、敷料、吸血材料、人工軟骨和血液凈化器具的密封劑等。第44頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2合成高分子生物材料——環(huán)氧樹(shù)脂(EpoxyResin)基本特性是所用單體中至少含有一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)。環(huán)氧基可與含有“活潑氫”的化合物發(fā)生反應(yīng)，因此可用適當(dāng)?shù)陌坊蚰承┧犷惔呋骶鄯磻?yīng)。主要用途：與玻璃布一起用于骨折的開(kāi)放性復(fù)位和固定，粘合骨頭加強(qiáng)髖關(guān)節(jié)髁，牙科充填材料，電子起搏器與體液分開(kāi)的保護(hù)層(灌封)。眼瞼修補(bǔ)術(shù)和加固顱動(dòng)脈瘤和腦電極探針的絕緣等。第45頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2合成高分子生物材料——聚氯乙烯(PVC，氯綸)是由單體氯乙烯聚合而成的合成樹(shù)脂，是用量最大的醫(yī)用高分子材料。原料豐富、聚合容易、抗凝血性能良好，但耐熱性不高(<70℃)。通過(guò)添加物的應(yīng)用可使改變?yōu)榫哂锌汕鼡闲阅?。在醫(yī)學(xué)中用量最大的是制作塑料輸血輸液袋，可提高紅細(xì)胞和血小板的生存率；還可用于醫(yī)用導(dǎo)管、人工輸尿管、膽管和心臟瓣膜、血泵隔膜、增補(bǔ)面部組織、青光眼引流管和中耳孔等。軟質(zhì)PVC的毒性問(wèn)題仍有爭(zhēng)議，目前只能用于制造與人體短期接觸的制品。第46頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚氯乙烯樹(shù)脂第47頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2合成高分子生物材料——聚四氟乙烯(PTFE)又名泰氟隆(Teflon)，熱塑性塑料，最好的耐高溫塑料，結(jié)晶熔點(diǎn)高達(dá)327℃，幾乎完全是化學(xué)惰性的，具有自潤(rùn)滑性或非粘性，不易被組織液浸潤(rùn)。主要用于人工輸尿管、膽管、氣管、喉、韌帶和肌腱、人工血液、人工心臟瓣膜、下頜骨、髖關(guān)節(jié)和皮膚、增強(qiáng)皮膚、修復(fù)眼眶骨、組織引導(dǎo)再生材料、人工血管、滌綸縫線和涂層、外科用引流管及插管、鞏膜的系扣和在耳鼻手術(shù)上作為插入的薄膜以防止粘連；食管擴(kuò)張器、心臟瓣膜的縫合環(huán)、血液相容性絲絨、修補(bǔ)肺動(dòng)脈和室間隔的缺損、血管閉塞物、縫線及動(dòng)脈修補(bǔ)、包裹動(dòng)脈癌及內(nèi)淋巴液分流器等。第48頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.2合成高分子生物材料——聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)又稱有機(jī)玻璃，屬于丙烯酸類塑料，是目前塑料中透明度最好的一種。具有良好的生物相容性、耐老化性，機(jī)械強(qiáng)度較高。用于剜出后的植入物、隱形眼鏡、可植入透鏡、人工角膜和假牙、人工喉、食管和腕骨、閉塞器、喉支持膜、牙科夾板、氣管切開(kāi)導(dǎo)管和吻合鈕、鼻竇的植入性引管、經(jīng)皮裝置和用于實(shí)驗(yàn)的標(biāo)本箱及人工器官外殼等；增補(bǔ)面部的軟和硬組織，特別是修補(bǔ)眼窩的爆裂骨折；顱骨缺損時(shí)的替代骨片；充填乳突切除后的遺留腔隙；聽(tīng)小骨部分的替代物和脊椎鼓節(jié)段的固定，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的加固和充填靜脈瘤囊以使之穩(wěn)定，牙科某些直接充填樹(shù)脂的基礎(chǔ)等。第49頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PMMA人工晶體丙烯酸酯折疊人工晶體第50頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7其他生物醫(yī)學(xué)材料

7.1無(wú)機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料18世紀(jì)初開(kāi)始應(yīng)用。無(wú)毒、與生物體組織有良好的生物相容性、耐腐蝕。包括生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大類，主要用于齒科、骨科修復(fù)和植入材料?；径际谴嘈圆牧?，容易破裂，發(fā)展方向應(yīng)向開(kāi)發(fā)復(fù)合(多相)生物材料以及在金屬基體上加涂無(wú)機(jī)生物陶瓷涂層(薄膜)材料的方面。第51頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1無(wú)機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料——生物陶瓷有各種不同的化學(xué)成分，根據(jù)其在生理環(huán)境中的化學(xué)活性和性質(zhì)可分為四類：近似于惰性：三氧化二鋁、氧化鋯等氧化物生物陶瓷，Si3N4、鈦酸鋇等非氧化物生物陶瓷以及醫(yī)用碳素等，這類材料長(zhǎng)期暴露于生理環(huán)境下能保持穩(wěn)定。表面活性：羥基磷灰石生物活性陶瓷和生物活性玻璃陶瓷，在生理環(huán)境中可通過(guò)其表面發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)與組織形成化學(xué)鍵性結(jié)合，起到了適合新生骨沉積的生理支架作用，也就是所謂的“骨引導(dǎo)”和“骨傳導(dǎo)”作用。第52頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可吸收性：如石膏、磷酸三鈣陶瓷，在生理環(huán)境中可逐漸被降解吸收，誘導(dǎo)骨質(zhì)生長(zhǎng)，并隨之被新組織所替代，從而達(dá)到修復(fù)或替換病損組織的目的。復(fù)合型：生物陶瓷與生物陶瓷或與其他無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料復(fù)合而成的復(fù)合型材料。根據(jù)臨床的不同要求可以制成不同類型的復(fù)合材料。在臨床上生物陶瓷主要用于肌肉一骨骼系統(tǒng)的修復(fù)和替換，也可用于心血管系統(tǒng)的修復(fù)、制作藥物釋放和傳遞的載體。復(fù)合型的生物陶瓷還可以用于制造人工腱和韌帶等。第53頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Al2O3-金屬組合全髖關(guān)節(jié)第54頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1無(wú)機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料——生物玻璃是經(jīng)特別設(shè)計(jì)的化學(xué)組成可誘發(fā)生物活性的含氧化硅化合物。一般把原料粉末按成分要求配比混合均勻，將粉末在高溫爐內(nèi)熔化，再將融化好的玻璃澆注成型(板、條、塊等形狀)，然后在適當(dāng)溫度進(jìn)行退火處理(消除應(yīng)力)，即可得到玻璃。如將某些玻璃在適當(dāng)?shù)母邷剡M(jìn)行晶化處理，則玻璃中可析出大量微小晶體，這樣的玻璃稱為微晶玻璃、結(jié)晶化玻璃或玻璃陶瓷。第55頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物玻璃材料大致可分為兩類：非活性的近似惰性的和生物活性的。在非活性生物玻璃及生物玻璃陶瓷中包括：人工骨用生物醫(yī)學(xué)玻璃，它具有良好的耐酸堿腐蝕特性、生物相容性和耐磨性能；治療用生物醫(yī)學(xué)玻璃，可埋入腫瘤部位，通過(guò)在磁場(chǎng)下發(fā)熱的特性或其內(nèi)部的同位素放出的射線殺死癌細(xì)胞，也有良好的生物相容性；人工齒冠用生物醫(yī)學(xué)玻璃陶瓷，具有制作容易、審美性高、強(qiáng)度高、適應(yīng)性好、生物相容性好、類似天然齒等優(yōu)點(diǎn)。第56頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1無(wú)機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料——碳素材料作為生物醫(yī)學(xué)使用的各種碳素及其復(fù)合材料具有極好的抗血栓性，主要有三種：玻璃碳、低溫各向同性碳和超低溫各向同性碳。這三種碳在生理環(huán)境中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，也不發(fā)生疲勞破壞，是生物相容性非常好的一類惰性材料。它的最大優(yōu)點(diǎn)是血液相容性好，不可滲透性，再加上優(yōu)良的力學(xué)性能，使其在醫(yī)學(xué)上得到廣泛使用。第57頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要用于制造心血管修復(fù)體的重要材料、人工骨、人工牙根、肌腱和人工韌帶等，還可用于人工軟骨、人工中耳、人工關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)磨損表面作為減磨涂層和血液凈化等。尤其是它的較高的抗血栓性、耐磨性、低比重和長(zhǎng)期使用不劣化等性能，使碳素材料幾乎是目前唯一可選用的人工心臟瓣膜材料。第58頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2雜化生物材料是由活體材料和非活體材料組成的復(fù)合體。它主要包括合成材料與生物體高分子材料或與細(xì)胞的雜化。從廣義上講，它包括所有的人工材料與生物體高分子和生理活性物質(zhì)的雜化。例如：膠原/聚乙烯醇雜化材料，可增進(jìn)組織細(xì)胞的增殖膠原/葡萄糖膜上被覆一層硅橡膠可作為人工皮使用雜化生物材料主要包括三類：用于組織結(jié)構(gòu)材料的多糖類等生理活性物質(zhì)雜化材料以固定酶為代表的功能性雜化材料雜化細(xì)胞第59頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3納米醫(yī)學(xué)材料1納米(

Nanometre，nm)=10-9米。納米科學(xué)技術(shù)(NanoST)：在納米級(jí)微觀環(huán)境下工作，它是一種操縱原子、分子或原子團(tuán)和分子團(tuán)使其形成所需要物質(zhì)，以0.1到100nm的空間尺度范圍作為研究與應(yīng)用的對(duì)象，研究其內(nèi)在規(guī)律與特點(diǎn)，并運(yùn)用這些特性制造具有特定功能的物品與設(shè)備的一項(xiàng)高新科學(xué)技術(shù)。許多特性，如納米尺度的生物大分子能導(dǎo)電、納米微粒的抗菌作用等只有在納米級(jí)時(shí)才可顯現(xiàn)出來(lái)。第60頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月納米聚酯第61頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月納米技術(shù)是于20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的。納米材料的獨(dú)特性能在于它的小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)和納米結(jié)構(gòu)單元之間的交互作用。納米陶瓷材料用于人工骨關(guān)節(jié)、牙齒修復(fù)、耳骨修復(fù)等，其強(qiáng)度、韌性、硬度以及超塑性都有顯著提高。新型納米抗炎敷料，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化，面積顯著增大，殺菌效果增加百倍以上。利用納米技術(shù)的DNA復(fù)制與自我生長(zhǎng)、自我制造機(jī)理，可研制出有生物相容性的各種人體器官和骨骼修復(fù)劑與自生長(zhǎng)材料、人血代用品等。第62頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用納米薄層能分解有機(jī)物、抑制細(xì)菌滋生的自我清潔特性可制成各種無(wú)菌器械用于臨床。在醫(yī)療保健領(lǐng)域，用摻入多種微量礦物質(zhì)元素的微元化纖維及陶瓷纖維等納米材料，可制成衣物、墊料等，有助于關(guān)節(jié)炎等病癥的治療、屏蔽電磁波能量，保障人體不受侵害。加入了納米材料的食品還可殺菌并提高胃腸吸收能力。第63頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8生物材料的發(fā)展趨勢(shì)生物材料的開(kāi)發(fā)和研究已逐步轉(zhuǎn)向復(fù)合型雜化型功能型：在生理環(huán)境下表現(xiàn)為特殊功能的材料，形狀記憶材料，組織引導(dǎo)再生(GuidedTissueRegeneration，GTR)材料。智能型：能模仿生命系統(tǒng)，同時(shí)具有感知和驅(qū)動(dòng)雙重功能的材料。感知、反饋和響應(yīng)是該材料的三大要素。將高新技術(shù)、傳感器和執(zhí)行元件與傳統(tǒng)材料結(jié)合在一起，賦予材料新的性能，使無(wú)生命的材料具有越來(lái)越多的生物特性。提高材料的生物相容性，更適應(yīng)人體生理的需要。第64頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人工器官第65頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1概述定義：用于模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能，用人工材料和電子技術(shù)制成，部分或全部替代人體自然器官功能的機(jī)械裝置和電子裝置。當(dāng)人體器官病損而用常規(guī)方法不能醫(yī)治時(shí)，有可能給病人使用一個(gè)人工制造的器官來(lái)取代或部分取代病損的自然器官，補(bǔ)償或修復(fù)或輔助其功能。第66頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展：20世紀(jì)80年代以來(lái)，人工器官的研究和應(yīng)用迅速發(fā)展。到目前為止，人體除大腦尚無(wú)人工大腦替代外，幾乎人體各個(gè)器官都在進(jìn)行人工模擬研制中，其中有不少人工器官已成功地用于臨床。特點(diǎn)：人工器官是多種學(xué)科研究的結(jié)晶，是生物醫(yī)學(xué)材料、生物力學(xué)、組織工程學(xué)、電子學(xué)(包括計(jì)算機(jī))特別是微電子學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)相結(jié)合的多學(xué)科的交叉學(xué)科。第67頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人工器官按功能分為11類：(1)支持運(yùn)動(dòng)功能的人工器官，如人工關(guān)節(jié)、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌電控制人工假肢等。(2)血液循環(huán)功能的人工器官，如人工心臟及其輔助循環(huán)裝置、人工心臟瓣膜、人工血管、人工血液等。(3)呼吸功能的人工器官，如人工肺(人工心肺機(jī))、人工氣管、人工喉等。(4)血液凈化功能的人工器官，如人工腎(血液透析機(jī))等。(5)消化功能的人工器官，如人工食管、人工膽管、人工腸等。第68頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(6)排尿功能的人工器官，如人工膀胱、人工輸尿管、人工尿道等。

(7)內(nèi)分泌功能的人工器官，如人工胰等。

(8)生殖功能的人工器官，如人工子宮、人工輸卵管、人工睪丸等。

(9)神經(jīng)傳導(dǎo)功能的人工器官，如心臟起搏器、膈起搏器等。

(10)感覺(jué)功能的人工器官，如人工視覺(jué)、人工聽(tīng)覺(jué)(人工耳蝸)、人工晶體、人工角膜、人工聽(tīng)骨、人工鼻等。

(11)其他類，人工硬脊膜、人工皮膚等。第69頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人工器官按原理分類機(jī)械式裝置(如人工心臟瓣膜、人工氣管、人工晶體等)電子式裝置(如人工耳蝸、人工胰、人工腎、心臟起搏器等)．人工器官按使用方式分類植入式，如人工關(guān)節(jié)、人工心臟瓣膜、心臟起搏器。體外式，如人工腎、人工肺、人工胰。這些體外式人工器官實(shí)際上都是由電子控制的精密機(jī)械裝置。第70頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由于人工器官的種類非常多，以下只簡(jiǎn)單介紹人工心臟瓣膜、人工腎、人工肝、人工心臟、人工心臟、人工肺和心臟起搏器等幾種人工器官。第71頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2人工心臟瓣膜

2.1概述主動(dòng)脈左心房左心室二尖瓣主動(dòng)脈瓣定義：人工心臟瓣膜是可植入心臟內(nèi)代替心臟瓣膜(主動(dòng)脈瓣、肺動(dòng)脈瓣、三尖瓣、二尖瓣)，能使血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)，具有天然心臟瓣膜功能的人工器官。當(dāng)心臟瓣膜病變嚴(yán)重而不能用瓣膜分離手術(shù)或修補(bǔ)手術(shù)恢復(fù)或改善瓣膜功能時(shí)，則須采用人工心臟瓣膜置換術(shù)。換瓣病例主要有風(fēng)濕性心臟病、先天性心臟病、馬凡氏綜合癥等。第72頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人工瓣膜的類型機(jī)械瓣球型瓣BallValves碟型瓣DiskValves單葉碟瓣SingleLeafletDiskValves雙葉碟瓣BileafletDiskValves組織瓣(生物瓣)人體組織瓣HumanTissueValves(Homografts,Autografts,RossProcedure)動(dòng)物組織瓣AnimalTissueValves(Xenografts,Heterografts)第73頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2球型瓣球型瓣是植入人體的第一種人工心臟瓣膜，有多種不同的設(shè)計(jì)，但到目前為止，在美國(guó)臨床上仍在使用的球型瓣只剩下Starr-Edwards瓣。球型瓣包括一個(gè)支架和球體，是臨床使用最早的心臟瓣膜，是一組最可靠及持久的瓣膜設(shè)計(jì)。Starr-EdwardsModel1000二尖瓣三尖瓣主動(dòng)脈瓣第74頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3碟型瓣DiskValves碟型瓣分單頁(yè)和雙頁(yè)碟瓣。最早的設(shè)計(jì)是單頁(yè)碟瓣，臨床上取得了巨大的成功。盡管雙頁(yè)碟瓣的出現(xiàn)要晚些，卻已占領(lǐng)目前美國(guó)人工機(jī)械心臟瓣膜市場(chǎng)90%的份額。第75頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.1單頁(yè)(SingleLeaflet)碟瓣最具有歷史意義的單頁(yè)碟瓣是Bjork-Shiley瓣，在美國(guó)已經(jīng)停止銷(xiāo)售。目前使用的單頁(yè)碟瓣多為Medtronic-Hall瓣及Omniscience瓣。歷史上出現(xiàn)和使用的各種單頁(yè)瓣膜，很多已停用。第76頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2雙頁(yè)(Bileaflet)碟瓣最早、最主要、最成功的是St.Jude瓣，它的成功導(dǎo)致了許多模仿的設(shè)計(jì)，但其仍為美國(guó)植入最多的機(jī)械瓣膜。其他一些雙頁(yè)瓣，包括Carbomedics瓣和Edwards-Duromedics瓣目前在美國(guó)已很少使用。模仿的設(shè)計(jì)，多是對(duì)其懸掛系統(tǒng)的小改進(jìn)，其中最有競(jìng)爭(zhēng)力的是Medtronicparallel瓣。St.JudeValveSt.JudeMitralValveSt.JudeValveInflow第77頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4組織瓣組織瓣由采用的材料分類，材料的來(lái)源為動(dòng)物或人體組織。使用的組織類型可以是瓣膜組織，也可以不是瓣膜組織。第78頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.1人體組織瓣(HumanTissueValves)無(wú)排斥反應(yīng)，不用免疫抑制治療人體組織瓣的應(yīng)用有兩種：同種異體移植，Homografts：將一個(gè)瓣膜從一個(gè)人移植到另一個(gè)人。自身移植，Autograft：從本人的一個(gè)部位移植到另一個(gè)部位。應(yīng)用最多的自身移植是將肺動(dòng)脈瓣移植到主動(dòng)脈瓣，稱為Ross手術(shù)。第79頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.2動(dòng)物組織瓣膜(異種移植物xenograft)PorcineValvesHancockPorcineValveCarpentier-EdwardsPorcineValveTissuemedStentedPorcineValvePericardial(心包)

ValvesCarpentier-EdwardsPericardialValveIonescu-ShileyPericardialValveHancockPericardialValveStentlessValvesSt.JudeTorontoSPV(StentlessPorcineValve)MedtronicFreestyleStentlessAorticValveTissuemedStentlessPulmonaryValve第80頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月StandardHancockModel2422.4.2動(dòng)物組織瓣膜(異種移植物xenograft)Carpentier-EdwardsporcinevalveCEPericardialValve

第81頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3人工腎定義：又稱血液透析機(jī)，是用人工方法模仿人體腎小球的過(guò)濾作用，在體外循環(huán)的情況下，去除人體血液內(nèi)過(guò)剩的含氮化合物、新陳代謝產(chǎn)物或逾量藥物等，調(diào)節(jié)水和電解質(zhì)平衡，以使血液凈化的一種高技術(shù)醫(yī)療儀器。血液凈化包括血液透析、血液濾過(guò)、血液灌流和腹膜透析，是分別應(yīng)用血液透析機(jī)、血濾機(jī)、血液灌流器和腹膜透析管對(duì)病人進(jìn)行治療的技術(shù)。第82頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展：1913年英國(guó)的阿黛爾用硝棉膠膜作為透析膜，生理鹽水作為透析液為腎病患者進(jìn)行透析，是人工腎的前驅(qū)研究。1935年黑斯首次將透析技術(shù)用于臨床。1943年荷蘭醫(yī)生科爾夫制成了第一個(gè)人工腎，首次以機(jī)器代替人體的重要器官。1960年，美國(guó)外科醫(yī)生斯克里布納發(fā)明了一種塑料連接器，可永久裝進(jìn)病人前臂，連接動(dòng)脈和靜脈，與人工腎極容易連接，不會(huì)損傷血管，進(jìn)行長(zhǎng)期血液透析治療。第83頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1946年在倫敦，哈默.史密斯醫(yī)院使用的由科爾夫發(fā)明的早期人工腎德國(guó)貝朗全電腦控制血液透析儀第84頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原理：從病人動(dòng)脈將血液引流出來(lái)，在人工腎經(jīng)過(guò)透析后再?gòu)撵o脈輸入病人體內(nèi)。它的核心部分是一種用高分子材料(稱為膜材料)制成的透析器。這種膜材料具有半通透特性，可代替腎小球以實(shí)現(xiàn)其毛細(xì)血管壁的濾過(guò)功能，達(dá)到血液凈化的目的。膜材料有用化學(xué)方法從棉花中提取的再生纖維素和改良纖維素，以及一些高分子聚合物。當(dāng)今有300多種產(chǎn)品的人工腎，所用透析膜材料有30多種。第85頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人工腎是應(yīng)用膜分離技術(shù)原理。用半透膜將引出人體外的血液與專門(mén)配制的透析液隔開(kāi)。由于血液和透析液所含溶質(zhì)濃度的不同，及其所形成的滲透濃度差，使包含代謝產(chǎn)物的溶質(zhì)(如尿素、肌肝、尿酸，以及廢物硫酸鹽、酚和過(guò)剩離子Na+、K+、Cl－)，在濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下，從濃度高的血液一側(cè)，通過(guò)半透膜向濃度低的透析液一側(cè)移動(dòng)；而水分則從滲透濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)轉(zhuǎn)移，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到清除人體代謝廢物和糾正水、電解質(zhì)和酸堿平衡的治療目的。第86頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組成：血液凈化系統(tǒng)(透析器)、透析液供給系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。透析器是空心纖維型結(jié)構(gòu)，由內(nèi)徑200μm，壁厚30μm左右的透析膜材料制成的1萬(wàn)~1.5萬(wàn)根空心纖維，組裝在直徑5～10cm、長(zhǎng)約20~25cm的圓柱狀玻璃容器內(nèi)。血液在空心纖維管內(nèi)流動(dòng)，透析液則環(huán)繞空心纖維管外四周流動(dòng)，分別用泵驅(qū)動(dòng)使血液和透析液循環(huán)。微機(jī)控制系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)和控制滲透壓(靜脈回路壓力和透析液壓力之差)、透析液溫度及濃度、靜脈口路氣泡檢測(cè)及報(bào)警、漏血檢測(cè)及報(bào)警和透析液低電導(dǎo)檢測(cè)及報(bào)警。第87頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月血液透析過(guò)程：將兩根針插入永久性血管入口。一根針將血液輸出體外，另一根針則將清潔過(guò)的血液輸回體內(nèi)。2.

血液從體內(nèi)被抽出。3.

向血管或人工腎臟注入防凝劑，防止凝結(jié)。4.

血液流經(jīng)人工腎臟，廢物和多余水分被清除。5.

清潔后的血液通過(guò)氣壓指示器(安全裝置)。6.

血液通過(guò)靜脈針流回人體內(nèi)。第88頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月腹膜透析經(jīng)過(guò)腹膜透析導(dǎo)管注入透析液，留置腹腔4-6小時(shí)以凈化血液，之后將透析液引流出來(lái)，再注入一袋新鮮透析液。每日?qǐng)?zhí)行4-5次換液(每次換液需時(shí)約20-30分)，24小時(shí)持續(xù)進(jìn)行透析住家或工作處或任何場(chǎng)所病患自己或家屬，依自己的作息彈性調(diào)整緩慢，血液中生化值的變動(dòng)平穩(wěn)

第89頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4人工肝

4.1概述概念：又稱人工肝支持系統(tǒng)(ArtificialLiversupportsystem,ALSS)。借助人工干預(yù)使肝臟功能得以暫時(shí)替代，從而為患者自身細(xì)胞再生及功能恢復(fù)創(chuàng)造較好的內(nèi)環(huán)境及寶貴的時(shí)間。人工肝的研究始于20世紀(jì)50年代第90頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月人工肝的應(yīng)用：作為肝移植前的暫時(shí)維持手段及移植后的肝臟最初無(wú)功能狀態(tài)時(shí)的暫時(shí)替代。用于急慢性肝功能衰竭的支持治療，為自身肝細(xì)胞功能再生及功能恢復(fù)創(chuàng)造條件。主要適應(yīng)癥有：重癥肝炎、肝衰竭、血小板減少性紫癜、多發(fā)性骨髓瘤、高血脂、全身性紅斑狼瘡、重癥肌無(wú)力、藥物中毒、重度血型不合妊娠等。第91頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.2分類介紹根據(jù)其組成和性質(zhì)主要可分三類：(1)非生物型，又稱物理型，主要通過(guò)物理或機(jī)械的方法進(jìn)行治療，如血漿置換、膽紅素吸附等。(2)生物型，將生物部分如同種及異種肝細(xì)胞與合成材料相結(jié)合組成特定的裝置，患者的血液或血漿通過(guò)該裝置進(jìn)行物質(zhì)交換和解毒轉(zhuǎn)化等。(3)混合型，由生物及非生物型組成的具有兩者功能的人工肝支持系統(tǒng)。第92頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非生物型人工肝：較常用的方法是血漿置換(Plasmaexchange,PE)、血漿膽紅素、氨及藥物吸附(PA)、全血灌流(HP)、血液濾過(guò)(HF)等。血漿置換采用血漿分離器將患者血漿從全血中分離并棄去，同時(shí)代之以新鮮冷凍血漿或人血白蛋白等溶液。去除血液中膽紅素、內(nèi)毒素、細(xì)胞毒性因子等有害物質(zhì)的同時(shí)，補(bǔ)充多種生物活性成分。伴隨血液中毒性物質(zhì)的減少，臨床癥狀也有較為明顯的改善。第93頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月血漿膽紅素吸附是另一常用和公認(rèn)的非生物型肝支持技術(shù)。它是將分離器分離的血漿再經(jīng)一特殊的吸附柱吸附去除部分膽紅素等，爾后回到患者體內(nèi)。類似的吸咐方法還有活性碳血氨、毒素吸附及直接血液灌流(吸咐)等，不同主要在于吸附柱性質(zhì)及對(duì)目標(biāo)吸附物的選擇。第94頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月血漿置換最常見(jiàn)的不良反應(yīng)主要有：血漿過(guò)敏、血壓下降、出血及局部血腫、灌流及分離器堵塞及異體血漿潛在的感染。膽紅素等毒物吸吸附主要的不良反應(yīng)還有血小板及血漿白蛋白下降等。由于肝功能衰竭時(shí)不僅肝臟解毒功能不全，其合成、分泌、轉(zhuǎn)化功能也嚴(yán)重受損，而后者單純以非生物型人工肝治療則難以解決。而且由于在清除毒物的同時(shí)機(jī)體一些有用的成分如促肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子也被清除，因而非生物型人工肝的療效是有限的。第95頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物型人工肝(BioartificalLiver)組成：生物反應(yīng)器、肝細(xì)胞培養(yǎng)及循環(huán)輔助系統(tǒng)。原理：將肝細(xì)胞置于生物反應(yīng)器中，患者血液或血漿在循環(huán)輔助裝置的作用下流經(jīng)生物反應(yīng)器時(shí)通過(guò)半透膜或直接與培養(yǎng)肝細(xì)胞之間進(jìn)行物質(zhì)交換。作用：解毒、分泌、合成及轉(zhuǎn)化等。所用細(xì)胞最好是人源非腫瘤細(xì)胞系，同時(shí)易于大量長(zhǎng)期培養(yǎng)并具有較高的生物活性。目前研究較多的有原代培養(yǎng)的異種動(dòng)物如大鼠、兔、豬等的肝細(xì)胞，其中原代培養(yǎng)的豬肝細(xì)胞是目前研究最多的一種細(xì)胞，在臨床應(yīng)用中取得較好的效果。第96頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月混合型或雜交型人工肝由于肝功能衰竭患者血中的毒物對(duì)培養(yǎng)的肝細(xì)胞有毒害作用，可影響到肝細(xì)胞的活力和治療效果，因此一般先將患者血漿經(jīng)非生物型的膽紅素或其它吸咐裝置吸咐，而后再進(jìn)入生物反應(yīng)器中循環(huán)。使用異種細(xì)胞存在著潛在的免疫反應(yīng)，動(dòng)物傳染病傳播到患者，以及倫理學(xué)等問(wèn)題。第97頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5人工心臟定義：人工心臟是利用機(jī)械的方法把血液輸送到全身各器官以代替心臟功能的裝置。人工心臟可分為暫時(shí)性，即部分取代心臟的輔助性人工心臟；長(zhǎng)期性，即取代整個(gè)心臟的安全人工心臟。第98頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1人工心臟的發(fā)展史1895年，試制人工心臟泵對(duì)機(jī)體的組織和器官進(jìn)行灌流。上世紀(jì)30年代，研制出世界上第一個(gè)人工心臟。暫時(shí)的輔助性人工心臟，實(shí)際上是一種體外循環(huán)機(jī)。1957年美國(guó)開(kāi)始完全人工心臟的研究。1958年制成塑料的人工心臟，并進(jìn)行了以人工心臟置換狗心臟的試驗(yàn)，但這只狗只活了90分鐘。1969年，人工心臟用于人體。第99頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1982年，JARVIK-7是世界上第一個(gè)試圖永久性植入人體的完全人工心臟。此種人工心臟外部有驅(qū)動(dòng)裝置，患者借助管子與機(jī)器相連接，可長(zhǎng)期使用，這種人工心臟的最大缺點(diǎn)是需要由體外裝置提供動(dòng)力的能源。第100頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1998年，首個(gè)輕便式的心臟“輔助器”投放英美市場(chǎng)。2000年，給病人植入首個(gè)Jarvik-2000型人工心臟，重約90克，附在心臟的左心室上。2001年7月2日，世界上第一例全植入式人工心臟植入手術(shù)在美國(guó)獲得成功。名為AbioCor。重約兩磅，呈柚子狀，材料是塑料和鈦。151天身亡。完全代替心室功能并能完整植入體內(nèi)的人工心臟，不依賴體外的機(jī)器工作，能給病人更多活動(dòng)能力。第101頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由4部分構(gòu)成：金屬鈦的心臟本體、微型鋰電池、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及外接電池組。人造心臟本體取代患者心臟的左右心室，微型鋰電池和控制系統(tǒng)植入患者的腹腔，外接電池組不植入人體，通過(guò)安裝在腹部表皮下的插座向植入的微型鋰電池充電。鋰電池能量耗盡的時(shí)候由外掛電池組充電。第102頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.2人工心臟的分類按用途分類：左心室輔助循環(huán)、右心室輔助循環(huán)及雙心室輔助循環(huán)和全人工心臟。左或右心室輔助應(yīng)用比較早，雙心室輔助循環(huán)優(yōu)勢(shì)甚至優(yōu)于全人工心臟，全人工心臟對(duì)可置入性、持續(xù)能源、組織相溶性提出了很高的要求。按應(yīng)用分類：短期泵、間斷性泵、長(zhǎng)期泵和永久性泵。短期泵、間斷性泵主要為左、右室輔助循環(huán)，用以短期輔助自身心臟恢復(fù)供血功能；長(zhǎng)期泵和永久性泵主要指雙室輔助循環(huán)、全人工心臟，用以終末期心臟疾病等待心臟移植或永久性全人工心臟移植。

第103頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.3人工心臟的臨床應(yīng)用和并發(fā)癥應(yīng)用選擇及治療學(xué)基礎(chǔ)

短期心室支持主要用于輔助心臟渡過(guò)其急性期病變的可逆性心臟疾病和部分短期內(nèi)可以行心臟移植手術(shù)患者。人工心臟管理人工心臟管理包括人工心臟的機(jī)械管理和人工心臟攜帶者并發(fā)癥管理。前者的突破在于人工心臟與電腦程序化控制結(jié)合和機(jī)械工藝的改進(jìn)。攜帶者的管理主要針對(duì)其并發(fā)癥：出血、栓塞、感染、右心功能衰竭，到目前為止，以上并發(fā)癥仍然是人工心臟應(yīng)用的主要瓶頸。近來(lái)的研究集中在改進(jìn)人工心臟的材料結(jié)構(gòu)及工藝，總的來(lái)看沒(méi)有突破性進(jìn)展。第104頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.4人工心臟的發(fā)展方向隨著人工心臟向小型化、耐用性強(qiáng)及低阻力的發(fā)展有可能將來(lái)像人工心臟起搏器一樣得以廣泛應(yīng)用。人工心臟的發(fā)展需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題：1.小型而具有高射血效能2.安全可靠的控制系統(tǒng)和能源供應(yīng)模型3.經(jīng)久耐用的帶瓣血室第105頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6人工耳蝸(CochlearImplant)定義：又稱電子耳蝸，或耳蝸埋植，人工電子耳。是植入式電子裝置，能將聲能轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)植人鼓階、圓窗或耳囊內(nèi)的電極，直接刺激耳蝸內(nèi)殘余的聽(tīng)神經(jīng)纖維，使聾人產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。第106頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聽(tīng)覺(jué)產(chǎn)生的原理：耳蝸基底膜的機(jī)械特性和毛細(xì)胞的靜纖毛的梯度變化是耳蝸對(duì)輸入聲波進(jìn)行頻率和空間分析的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。耳蝸基底膜的基底部分對(duì)高頻敏感，頂部對(duì)低頻敏感，人類語(yǔ)言頻率范圍為500～3000Hz。第107頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聲波通過(guò)時(shí)的耳蝸第108頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特點(diǎn)：多數(shù)聽(tīng)障患者是由于聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞先天發(fā)育不良或受損。人工電子耳是在耳蝸內(nèi)植入電極越過(guò)發(fā)育不良或受損的聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞，將聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后直接刺激聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)再傳至大腦。一般助聽(tīng)器只單純放大聲音，仍須經(jīng)包含不良毛細(xì)胞的原有路徑傳導(dǎo)，因此語(yǔ)言辨識(shí)能力受到影響，特別是高頻聽(tīng)力無(wú)法有效提升。第109頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展：1790年Volta首先發(fā)現(xiàn)電流刺激耳朵會(huì)產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)1957年Djourno等將金屬線放入聾人的耳蝸，并用交流電刺激，人工電子耳植入術(shù)的研究正式萌芽。1957年埃伯哈特等發(fā)現(xiàn)，人的聽(tīng)力系統(tǒng)可將聲音區(qū)分為24個(gè)波道，聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)中某一部分的纖維傳導(dǎo)低音信號(hào)，相鄰部分的纖維傳導(dǎo)的聲音信號(hào)就略高些，如此類推，構(gòu)成一個(gè)可預(yù)見(jiàn)的模式。第110頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1972年House與Urban研發(fā)出單頻道人工電子耳，1984年澳洲的Clark等則研發(fā)出核式(Nucleus)22個(gè)多頻道人工電子耳，目前人工電子耳的市場(chǎng)以多頻道為主，澳洲核式已進(jìn)展到24個(gè)頻道，其他主要的廠牌包括美國(guó)的Clarion有八個(gè)頻道，奧地利的MED-EL40+則有12對(duì)電極。電子耳效果好壞，與頻道多寡關(guān)系不大，取決因素在于語(yǔ)言處理策略(processingstrategy)對(duì)信號(hào)處理的速度。第111頁(yè)，課件共129頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原理：人工耳蝸是模擬耳蝸的生理功能的電子裝置，由體內(nèi)和體外兩部分組成。體外部分象助聽(tīng)器一樣戴在外部微型話筒、言語(yǔ)處理器、信號(hào)發(fā)送裝置體內(nèi)部分接收器／刺激器：將信號(hào)放大，再傳送到電極上，放于顳骨上磨出之凹槽內(nèi)。電極：電極植入耳蝸之鼓室階內(nèi)，直接刺激殘余的耳蝸神經(jīng)成分。