复合材料人工骨在骨缺损修复中的应用

目的:研制理想的人工骨材料修复骨缺损,已经成为医学和生物材料领域的研究重点。介绍几种单一及复合材料人工骨,以了解其生物相容性及其在骨缺损修复中应用的特点。方法:应用计算机检索中国期刊全文数据库1999-01/2007-06有关人工骨的性能、生物相容性及其在骨缺损修复中应用的相关研究文章,检索词"纳米羟基磷灰石人工骨,珊瑚羟基磷灰石人工骨,磷酸钙人工骨,陶瓷人工骨,复合材料,生物相容性,骨缺损",限定文献语言种类为中文。纳入标准:①单一及复合材料人工骨在骨缺损修复中应用。②不同材料人工骨的研制、性能、安全性、生物相容性评价的研究文章。排除标准:重复研究。最终纳入27篇符合标准的文献。结果:①纳米羟基磷灰石人工骨具有良好成骨能力和生物相容性,然而单一材料很难以满足骨缺损修复及骨组织工程细胞外基质材料的要求,将几种单一材料进行适当组合形成的纳米羟基磷灰石复合材料人工骨在实际应用中取得良好的效果。②珊瑚羟基磷灰石人工骨作为骨移植替代物具有骨引导作用,但具有脆性大,机械强度低的缺点,通过改变理化条件,使其性质发生改变,可以提高其成骨能力,降低移植后的炎症反应和排斥反应,无毒副作用。③磷酸钙骨水泥人工骨具有良好的生物相容性和生物降解性,rhBMP-2/PLGA微球/磷酸钙骨水泥新型复合人工骨与单纯rhBMP-2/磷酸钙骨水泥材料相比有较高的可降解性和成骨活性,并可作为细胞因子、抗菌素等的理想载体。④陶瓷人工骨具有生物活性和骨传导作用,但存在成形不理想、强度低、韧性差等缺点。与不同材料进行不同形式复合后的陶瓷人工骨,其性质与人骨相近,可取得较好的骨修复效果。结论:单一类型材料人工骨具有良好的生物相容性、生物活性及成骨能力,但存在机械强度低、脆性大、韧性差等缺点,将不同性质的材料经过复合加工形成的复合材料人工骨,可以提高人工骨的生物学性能,便于临床骨缺损修复的应用。     

不同植入材料在人工全髋关节置换临床应用中的反应

背景：早期临床工作中应用非生物型材料（骨水泥）治疗髋关节,由于固定范围较大,时间较长,且骨水泥界面的老化、破裂而引起假体松动等并发症,效果欠佳,所以置换后髋关节活动度的恢复会受到一定的影响。目的：探讨使用生物型与非生物型植入材料进行全髋关节置换的方法和进展,评价不同材料髋关节假体的特点及临床应用。方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据及CNKI数据库,在标题和摘要中以＂不同植入材料,全髋关节置换,内固定材料＂或＂Carpal bone,fracture ununited＂为检索词,纳入与生物材料及组织工程人工髋关节相关的文章。结果与结论：生物型内固定材料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性及生物相容性。目前髋关节置换临床应用最多的是金属关节头和超高分子量聚乙烯髋臼的组合,但金属的弹性模量与人体骨骼相差甚远,导致应力遮挡效应,容易引起假体的疏松和不稳定。生物惰性陶瓷在活体内具有很高的稳定性和很好的机械强度;生物活性陶瓷具有骨传导特点及与活骨整合的性能。复合材料假体因其可调的弹性模量和足够的力学强度,接近人体骨骼的力学性能而逐渐被重视。但目前还缺乏生物相容性好、生物力学相容性好的理想假体材料。因此应从改进人工髋关节设计和制造工艺,提高材料的耐磨性与力学性能,增强假体与宿主骨的结合性,减少应力遮挡等方面来提高植入物与宿主的生物相容性,更好地延长假体使用寿命。     

颅骨缺损修复材料的选择及其生物相容性

目的:评价修复颅骨缺损各种生物材料的性能和应用,寻找合理的颅骨替代物.方法:采用电子检索的方式,在万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中检索1999-01/2009-12有关生物材料应用于颅骨缺损的研究文章,关键词为"组织工程,颅骨缺损,生物材料".排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入24篇文献进行评价.结果:传统的非降解生物假体仅可作为颅骨缺损的填充材料.随着医学和组织工程技术的发展,各种合成生物材料相继出现.目前国内使用的颅骨修补材料有有机玻璃、硅橡胶、钛网、高分子复合材料等.这些材料分别存在着易老化、易破损、不易塑形或生物相容性差等缺点,其中以钛网、高分子复合材料因其良好的生物相容性及理化特性成为目前临床应用最广泛的颅骨缺损修补材料.利用自体细胞和支架完成颅骨缺损的修复是当前生物医学工程研究的热点之一.结论:虽然钛网、高分子复合材料是目前临床上大量使用的颅骨修补材料,但由于其存在各自不可避免的缺点,颅骨缺损修复材料仍需进一步开发.     

人工股骨头材料学特点与临床应用

背景：目前人工股骨头生物材料学的研究已经取得了显著的成果,但仍存在一些问题。目的：探讨人工股骨头材料学特点与临床应用的研究进展。方法：应用计算机检索维普数据库,在标题和摘要中以＂人工股骨头,研究进展,临床应用＂为检索词进行检索。选择文章内容与股骨假体置入后的生物力学相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章,根据纳入标准选择18篇文献进行综述。结果与结论：人工关节用于临床已有近百年的历史,经科研工作者们的不断努力,人工关节从材料到设计,都取得了很大的进步。多种人工骨置入材料不仅具有合适的孔隙结构、表面形貌和理化性能,良好的生物相容性,同时符合材料的细胞毒性要求,有望成为理想的骨科植入体。但是随着研究的深入,复合材料研究的不断发展,人工骨材料生产工艺的提高,学科工作者将获得结构和性质类似于人体组织具有多种生物活性的生物医学材料,为人工骨修复材料和人工假体的开发及骨缺损修复的治疗带来新的希望。     

膝关节置换的适应证及假体选择

背景：选择合适的人工膝关节对于膝关节置换患者是非常重要的。目的：结合文献探讨膝关节假体置换的适应证。方法：由第一作者采用电子检索的方式,在万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn/）中检索有关膝关节置换适应证及其相应假体选择的文章,检索时间范围：2000-01/2010-12,关键词为＂膝关节置换,适应证,人工假体,生物相容性＂。经检索共查到相关文献50余篇,排除内容重复、普通综述、Meta分析类文章后,筛选纳入5篇文献进行评价。结果与结论：不同患者应根据病情、关节限制程度、固定方式和半月板功能来选择不同的人工膝关节。不同膝关节假体置换的适应证应由膝关节的骨和软组织条件决定,膝关节韧带的质量和状态、关节畸形以及关节软骨破坏的程度决定假体的选择。     

不同材料人工髋关节关节面磨损对无菌性松动的影响

目的：分析各种人工髋关节假体材料在实际应用中的优势和存在的问题,对不同材料人工髋关节关节面的磨损对无菌性松动的影响进行评价。方法：以＂生物材料,人工髋关节,假体,髋关节表面置换＂为中文关键词,＂biological materials,hip,prosthesis,hip resurfacing＂为英文关键词,采用计算机检索1990-01/2009-12相关文章。纳入与不同材料人工髋关节关节面的磨损对无菌性松动的影响相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。结果：人工髋关节的寿命和关节面的磨损密切相关,人工髋关节置换在临床应用研究过程中,出现无菌性松动等问题,这些问题的产生不但与假体的设计有关,而且与假体所用材料有着密切的关系,比较了不同人工髋关节假体材料的性能,为临床选择一种具耐磨损、生物相容性好的理想人工髋关节假体材料提供依据。结论：髋关节假体材料的表面改性和人体髋关节生物摩擦行为是未来研究的热点,髋关节假体材料性能评价体系的完善是亟待解决的问题。     

人工材料修复运动性骨损伤：材料的生物学特性

背景：传统复位和外固定技术对骨裂、规则性骨折等轻伤性骨折能起到较好的治疗效果,而对关节等部位的复杂骨折治疗效果不理想,目前人工生物材料在骨损伤治疗中逐步成熟与多样化。目的：对骨损伤治疗的材料学措施进行综述,并对相关材料的性质尤其生物相容性对人体的免疫反应进行分类与分析。方法：应用计算机检索PubMed、维普和万方数据库中1990/2011关于损伤性骨折治疗及其材料学方面的文章,在标题和摘要中以＂骨,生物材料,生物学特性＂或＂bone,biological materials,biological properties＂为检索词进行检索。选择文章内容与骨损伤治疗措施及材料学相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到194篇文献,根据纳入标准选择24篇文章进行综述。结果与结论：骨科疾病中,受暴力运动冲击造成的损伤性骨折是致病的主要因素,骨修复及骨移植材料的研制经历了漫长的过程,运用材料学手段进行治疗的措施日趋成熟。从内固定材料、金属假体材料以及骨组织工程支架材料的选择研制和临床应用来看,良好的生物相容性是骨修复人工生物材料必备的的特征和运用的基础,也是各种材料在实践运用工程中必须面临和克服的难题。     

人工全髋关节假体置换治疗运动性髋损伤的理论与实践

背景：全髋关节表面置换尽可能保持了髋关节原有的力学性能,置换后关节稳定性及活动度好,且无明显的年龄限制。目的：探讨人工髋关节假体在髋关节运动损伤治疗中的临床应用,以及髋关节假体置换治疗的材料与方法进展。方法：应用计算机检索1998-01/2011-10PubMed数据库及中国知网数据库有关生物材料与组织工程髋关节的文献,英文检索词＂hip joint injury,artificial hip joint,hip replacement,hip resurfacing arthroplasty＂,中文检索词＂髋关节损伤,人工髋关节,人工髋关节置换,全髋关节表面置换＂。最终纳入符合标准的文献41篇。结果与结论：严重髋关节运动损伤应行人工髋关节置换,以恢复患者的生活能力,甚至一定程度的运动能力。目前人工髋关节假体置换的关键因素在于假体材料,假体材料主要有金属材料、陶瓷材料高分子材料、新一代骨水泥等,各自具有一定优点与缺点,由于随访时间和临床观察周期较长,各种材料的疗效还需要进一步研究。计算机模拟髋关节的三维有限元分析成为研究的热点,将运动生物力学与材料科学结合,对新材料的研发与检验是制造满足组织工程学人工髋关节假体的要求,达到修复和重建目的的重要途径。     

不同材料髋关节假体在髋关节置换中的应用

背景：金属材料、高分子材料和陶瓷材料等制作的人工髋关节关节都已成功应用于临床,产品也已经发展到比较成熟的阶段,但是每种材料依然存在各自的优缺点。目的：评价不同材料髋关节假体的特点及临床应用。方法：采用电子检索的方式在万方数据库中检索1999-01/2011-02有关髋关节假体材料的研究,关键词为＂髋关节置换＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入18篇文献进行评价。结果与结论：金属材料在髋关节置换中占有重要的地位,目前髋关节置换临床应用最多的是金属关节头和超高分子量聚乙烯髋臼的组合,但金属的弹性模量与人体骨骼相差甚远,导致应力遮挡效应,容易引起假体的疏松和不稳定;生物惰性陶瓷在活体内具有很高的稳定性和很好的机械强度,而生物活性陶瓷具有骨传导的特点以及与活骨整合的性能;复合材料假体因其可调的弹性模量和足够的力学强度,力学性能接近人体骨骼而逐渐被重视。但目前还缺乏生物相容性好、生物力学相容性好的理想假体材料。因此,应从改进人工髋关节设计和制造工艺,提高材料的耐磨性与力学性能,增强假体与宿主骨的结合性,减少应力遮挡,寻找新的人工髋关节假体材料等方面来提高置入物与宿主的生物相容性,从而能够更好地延长假体使用寿命。     

不同诱导材料修复骨损伤的生物相容性分析

目的:对组织工程康复手段康复过程中生物材料生物相容性的必要性和重要性进行阐述.方法:第一作者应用计算机检索PubMed数据库及CNKI数据库,在标题和摘要中以"急性损伤,骨,生物材料"或"Acute Injury,Bone,Biological Materials"为检索词进行检索.选择内容与骨急性损伤治疗手段、材料学特点、生物相容性及其应用效果相关文献,共纳入20篇文献进行分析.结果:早期组织工程学骨组织治疗手段以自体移植与异体移植为主,这两种移植均存在缺陷,前者易对患者造成二次伤害,后者面临较大的生物安全隐患,因此人工骨组织修复生物医用材料越来越受到临床青睐.目前所用的骨移植人工生物材料主要包括:骨衍生材料、高分子材料、无机材料和复合材料等,这类材料具有对机体组织进行修复、替代与再生的作用,其中生物材料是否具备良好的生物相容性,对其运用的成败起到至关重要的作用.结论:理想生物材料的选择必须重视其良好的生物相容性,其生物相容性的好坏直接决定着骨康复治疗的效果,可以说良好的生物相容性应是组织工程治疗手段过程中生物材料选择的基础和必要条件.     

膝关节损伤修复材料及生物力学性能

背景：膝关节是人体的主要负重关节也是人体运动的中枢部位,其生理结构和运动构成较为复杂,在体育运动及日常生活中膝关节损伤较为常见,选择合适的膝关节生物材料进行修复或重建至关重要。目的：对膝关节生物材料的性能要求及临床应用情况进行概述,着重对生物材料的选择与其生物力学的相关性进行阐述与分析。方法：应用计算机检索PubMed、维普和万方数据库中1980-01/2011-10关于膝关节损伤治疗及其材料学方面的文章,在标题和摘要中以＂膝关节;材料;力学＂或＂Knee;Materials;Mechanics＂为检索词进行检索。最终选择27篇文章进行综述。结果与结论：在行膝关节再生或重建以及假体置换过程中,理想的材料学特征对治疗效果起着关键的制约作用,从对材料的选择与其生物力学的相关性来看,二者有着密切的相互促进和相互制约的关系。研究和开发理想的生物力学性能材料固然重要,同时运用合理的物理学手段对其进行改性或处理以达到理想力学性能材料的需求,也是切实可行的重要手段。     

髋关节置换与运动性股骨头损伤

背景：体育运动中爆发性用力的跳跃动作容易造成髋关节损伤,髋关节周围的一些部位由于存在未闭合的骨骺而相对薄弱,猝然施加的暴力可以造成大块的撕脱性骨折.目的：总结髋关节置换治疗运动性股骨头坏死技术、置换材料及并发症的研究进展,评价修复运动性股骨头损伤中所应用的髋关节置换术的各种生物材料的性能和应用.方法：由第一作者采用电子检索的方式,在Pubmed数据库及万方数据库中检索1991-01/2010-12有关生物材料应用于组织工程肌腱支架的研究文章,中文关键词为＂股骨头坏死,生物材料,髋关节置换,并发症＂;英文关键词为＂artificial hip joints,biomaterials,prostheses＂.排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入21篇文献进行评价.结果与结论：分析了治疗股骨头坏死的髋关节置换技术的选择、置换材料的性能评价.髋关节置换技术以及置换材料都有各自的优缺点,绝大多数还处于研究阶段.利用陶瓷股骨头假体、金属对金属的假体减少由于高分子聚乙烯磨损颗粒导致的假体松动等研究受到了人们的重视.全髋关节置换已经成为晚期髋关节疾病的有效治疗手段,因其适应证范围宽,置换效果好,目前被认为是治疗股骨头坏死中晚期的金标准.     

不同生物材料构建血管支架的组织相容性

背景：组织工程支架已成为近年来研究的热点,不同材料构建的组织工程血管支架的特点各异,植入后的生物相容性、感染、再狭窄是临床上面临的难点与重要研究课题。目的：文章综述了不同材料构建的组织工程血管支架的特点和生物相容性等的研究进展,以便寻找临床最佳的生物材料支架。方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中2002-01/2010-12关于细菌生物膜耐药机制的文章,在标题和摘要中以＂组织工程,血管支架,相容性,感染,再狭窄＂或＂Tissue engineering,stents,compatibility,infection,restenosis＂为检索词进行检索。选择文章内容与血管支架的特点和生物相容性相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到285篇文献,根据纳入标准选择23篇文章进行综述。结果与结论：天然材料包含有生物信息（如特殊的氨基酸序列）,可促进细胞吸附或使细胞保留分化功能,人工合成材料的优点是它们的强度、降解速度、微结构和渗透性均可在生产过程中进行控制;若生物材料和高分子可降解材料相结合,将两者按照一定的方法组合构建成一种复合基质,发挥两者各自的优势,便能更好地满足血管组织工程的要求,构建出性能良好的组织工程化血管。     

假体置换、植骨内固定及骨水泥填充治疗骨巨细胞瘤

背景：人工关节置换或同种异体骨内固定及骨组织替代材料填充是修复骨巨细胞瘤刮除后骨缺损的常见方式,那么哪一种更理想呢？目的：通过查阅关于骨巨细胞瘤治疗方面的中英文文献,了解骨巨细胞瘤的分期标准并比较以植骨内固定、骨水泥填充及假体置换为主的治疗方法.方法：中国知网数据库输入中文检索词＂肿瘤型假体,骨巨细胞瘤,植骨内固定,骨水泥＂,Elesvier Science和Springer-Link 数据库输入英文检索词＂giant cell tumor of bone、therapy 、tumor-type prosthesis＂,纳入与骨巨细胞瘤人工假体置换、植骨内固定及骨水泥填充治疗骨巨细胞瘤的相关文献,共检索到346篇文献.保留26篇做进一步分析.结果与结论：传统的骨巨细胞瘤治疗方法相对复发率较高,刮骨植骨时植骨量不一定能够充填满整个骨腔,骨水泥材料又不容易融合吸收,在众多治疗方法当中肿瘤型假体显示出了良好的效果,但尚有不足,而特制假体置换根据关节部位缺损需要能够个体化的治疗骨巨细胞瘤,是一种疗效可靠的手术方法,也是未来治疗骨巨细胞瘤的主要研究方向.     

不同生物材料复合支架对关节软骨缺损的修复评价

背景：不同生物材料制备的复合软骨支架其修复软骨缺损也各具特点。目的：探讨不同生物材料制备复合支架的组织工程学特性及其修复关节软骨缺损的性能评价。方法：以＂软骨组织工程,生物材料,工程软骨,复合支架＂为中文关键词,以＂tissue enginneering,articular cartilage,scaffold material＂为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据库（1993-01/2010-11）相关文章。纳入复合支架材料-细胞复合物修复关节软骨损伤等相关的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。结果与结论：复合支架是当前软骨组织工程中应用较多的支架,它是将具有互补特征的生物相容性可降解支架,按一定比例和方式组合,设计出结构与性能优化的复合支架。较单一支架材料具有更好的生物相容性和一定强度的韧性,较好的孔隙和机械强度。复合支架的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。可分为纯天然支架材料、纯人工支架材料以及天然与人工支架材料的复合等3类。复合支架使生物材料具有互补特性,一定程度上满足了理想生物材料支架应具的综合特点,但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,如不同材料的复合比例、复合工艺等。     

人工韧带材料与膝关节韧带损伤

背景：目前临床重建膝关节交叉韧带使用的材料包括自体移植物、异体移植物和人工合成材料。自体和异体移植物重建交叉韧带依然是目前的主流选择,但均存在各自的缺点。目的：探讨膝关节韧带损伤人工合成材料的优化选择策略。方法：由作者采用电子检索的方式,在万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn/）及PubMed数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed）中检索1988-01/2010-12有关人工韧带生物工程学设计及临床应用的研究文章,检索词为＂人工韧带,材料,组织工程,重建＂。经检索排除内容重复、Meta分析类文章后筛选纳入20篇文献进行评价。结果与结论：目前组织工程人工韧带在某些方面取得了一定的进展,但在很多方面仍需进一步研究。种子细胞的选择支架材料的组织相容性和力学性质的统一,细胞和支架材料界面生物相容性的不确定性等是组织工程韧带的研究热点和趋势。随着研究的深入,组织工程人工韧带有望尽早得到临床使用。