關(guān)于人工生物材料的論壇

關(guān)于人工生物材料的論壇

現(xiàn)在，人工生物材料在所有骨科專業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并有許多品種。為了交流和探討人工生物材料在骨科臨床應(yīng)用過程中的熱點(diǎn)問題,中華外科雜志編輯部于2005年1月29～30日在海南省三亞市舉辦了“人工生物材料在骨科的臨床應(yīng)用高級(jí)論壇”。來自內(nèi)地、香港和臺(tái)灣的30余位專家應(yīng)邀出席本次論壇,論壇還特別邀請(qǐng)了中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所生物材料與組織工程研究中心常江教授出席。美國(guó)瑞特醫(yī)療技術(shù)集團(tuán)(WRIGHT)對(duì)本次論壇的舉辦提供了大力支持。本次論壇的主要議題是:目前人工生物材料在骨科臨床應(yīng)用概況,臨床應(yīng)用適應(yīng)證的掌握、材料選擇以及療效評(píng)價(jià),存在的主要問題及其解決方案等。在充分發(fā)揚(yáng)學(xué)術(shù)民主的平等、寬松的氣氛中,在戴尅戎院士的主持下,出席論壇的專家們圍繞論壇主題進(jìn)行了熱烈、深入的討論。現(xiàn)將學(xué)術(shù)討論情況歸納整理如下。一、生物可降解材料、生物活性材料及其應(yīng)用戴尅戎(上海第二醫(yī)科大學(xué)第九人民醫(yī)院骨科):生物材料在骨科領(lǐng)域的應(yīng)用基本上經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期。第一代生物材料是將其他用途的材料轉(zhuǎn)用于醫(yī)療領(lǐng)域,如象牙、金、玻璃、口腔充填材料等,大多數(shù)成功的例子都帶有偶然性。第二代生物材料是醫(yī)師與工程師應(yīng)用材料學(xué)知識(shí)在一些常規(guī)材料的基礎(chǔ)上合作研發(fā)的,如鈷-鉻-鉬、鈦合金、超高分子量聚乙烯等。第三代材料是專門為醫(yī)學(xué)用途開發(fā)的生物工程學(xué)材料與技術(shù),如再生型組織工程化植入物、軟骨細(xì)胞移植、可吸收骨水泥、基因工程化材料等,多數(shù)尚在發(fā)展中,但這也是最受關(guān)注的領(lǐng)域。本次會(huì)議,我們希望能從臨床應(yīng)用的角度來權(quán)衡生物材料骨科應(yīng)用中存在的問題與發(fā)展前景。李鋒(華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院骨科):材料科學(xué)的突破促進(jìn)了生物醫(yī)用材料的發(fā)展,醫(yī)學(xué)界對(duì)生物材料的性能也提出了更高的要求?？梢灶A(yù)期的是,生物材料的研發(fā)將向智能化、復(fù)合化和功能化的方向發(fā)展。其主要趨勢(shì)是致力于提高材料的生物相容性、生物功能性、仿生性以及賦予材料生命活性,適應(yīng)臨床對(duì)各種組織和器官修復(fù)的高級(jí)要求,為臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供新的物質(zhì)基礎(chǔ)。在21世紀(jì),納米材料將成為生物醫(yī)用材料的重要材料。目前的研究表明,納米材料在軟硬組織的修復(fù)和替代、血液凈化、藥物控釋等應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)異的生物學(xué)性能。納米材料將是生物醫(yī)用材料的研究熱點(diǎn)。生物可降解和生物活性材料以其良好的生物相容性、理化性能和可加工性,也備受生物材料界重視。主要用于骨組織缺損的修復(fù)、可吸收骨內(nèi)固定系統(tǒng)和手術(shù)縫線等。王巖(解放軍總醫(yī)院骨科):人工生物材料在骨科的應(yīng)用是一個(gè)很大的題目,涉及骨科的各個(gè)專業(yè),多用于骨填充劑。目前的骨填充劑材料,不論自體骨、異體骨還是羥基磷灰石、硫酸鈣、磷酸鈣還有碳酸鈣或者是還在發(fā)展中的納米材料,還沒有同時(shí)具備生物相容性、生物力學(xué)和生物活性等,還有很多問題沒有解決。常常是關(guān)注了一方面(如降解),就忽視了其他方面;或者只獲得了一方面,而喪失了另一方面。這是目前歷史階段的現(xiàn)實(shí),所以我們希望臨床醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域的專家能夠聯(lián)手研究,設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出能夠涵蓋和體現(xiàn)各個(gè)方面要求和特性的產(chǎn)品。陳啟明(香港中文大學(xué)附屬威爾斯親王醫(yī)院骨科):在對(duì)骨科運(yùn)動(dòng)損傷的治療中,常需要使用人工生物材料對(duì)損傷的組織修復(fù)固定。因此,如何正確合理選用人工生物材料是每個(gè)從事骨科運(yùn)動(dòng)損傷專業(yè)的醫(yī)生必須面對(duì)的課題。如前交叉韌帶重建術(shù)中對(duì)重建韌帶固定裝置的選用,須根據(jù)移植韌帶的種類等因素而選用金屬或可吸收材料制成的界面螺釘內(nèi)固定物。半月板撕裂的修復(fù),亦可根據(jù)半月板撕裂的不同類型選用相應(yīng)的生物可吸收縫合釘進(jìn)行修復(fù)固定。還有肩關(guān)節(jié)盂唇修補(bǔ)術(shù)中可吸收錨釘?shù)倪x用。單髁骨關(guān)節(jié)炎行高位脛骨截骨術(shù)中羥基磷灰石人工骨的選用,都顯示出人工生物材料在骨科運(yùn)動(dòng)損傷治療中應(yīng)用的廣泛性。但是目前在骨科運(yùn)動(dòng)損傷中可吸收生物材料的使用過程中仍存在某些不明確因素。如固定的牢固性,降解與組織愈合時(shí)間的匹配,降解產(chǎn)物的刺激反應(yīng)等。理想的可吸收生物材料在早期能牢固、堅(jiān)強(qiáng)固定,使修復(fù)固定的組織能進(jìn)行早期功能活動(dòng),到中期時(shí)能具有誘導(dǎo)促進(jìn)組織界面生長(zhǎng)愈合能力,后期則溶解吸收,被完全替代。近年來的研究熱點(diǎn)從人工生物材料修復(fù)固定向更加符合機(jī)體生理的組織工程方法的生物修復(fù)固定轉(zhuǎn)變。我們最近進(jìn)行了組織工程軟骨細(xì)胞移植促進(jìn)腱-骨界面修復(fù)的研究,顯示應(yīng)用組織工程技術(shù)的生物修復(fù)固定優(yōu)勢(shì)明顯。常江(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所生物材料與組織工程研究中心):生物材料科學(xué)是交叉學(xué)科,同時(shí)包括了生物和材料兩個(gè)部分。但目前交叉的不夠好,我認(rèn)為責(zé)任主要在材料學(xué)家。因?yàn)獒t(yī)生是材料的使用者,而材料學(xué)家往往在實(shí)驗(yàn)室中閉門造車,所以我是來學(xué)習(xí)的。黃公怡(北京醫(yī)院骨科):我們舉辦的這個(gè)高級(jí)論壇,應(yīng)該是討論和規(guī)范生物材料的使用,是具有導(dǎo)向性的。人工骨材料應(yīng)當(dāng)具備三個(gè)基本要素:第一是良好的相容性,包括生物相容性和力學(xué)相容性。第二是骨長(zhǎng)入與骨融合的性能,臨床上有時(shí)為了促進(jìn)骨長(zhǎng)入,像撒胡椒面一樣都加入BMP,究竟這種“胡椒面”該不該加入?是值得探討的。第三是支撐和恢復(fù)原始結(jié)構(gòu)、恢復(fù)功能的問題。只有這三個(gè)方面都得到滿足才是比較理想的生物材料。鄭誠(chéng)功(臺(tái)灣陽明大學(xué)醫(yī)學(xué)工程研究所):骨科常用的生物仿真材料或組織工程材料,除了考量其生物兼容性,更需要考量其結(jié)構(gòu)的力學(xué)兼容性。人體的組織是動(dòng)態(tài)代謝平衡,隨著時(shí)間產(chǎn)生重建(remodelling)現(xiàn)象,用以修補(bǔ)的材料如果無法兼容于其受力環(huán)境,終究無法完成其修補(bǔ)的作用。人體受重力的作用而產(chǎn)生組織受力,修補(bǔ)的材料必須能夠承受適當(dāng)?shù)耐饬?否則其它組織需要承受更多載荷而產(chǎn)生受力不平衡,以致于組織產(chǎn)生變性而失去其原有的功能。因此目前組織工程除了考量細(xì)胞、生長(zhǎng)因子及支架(scafford)外,也考量在生物反應(yīng)器(bioreactor)中培養(yǎng)組織以達(dá)到結(jié)構(gòu)的力學(xué)兼容性。在座的各位骨科專家都有許多寶貴的臨床經(jīng)驗(yàn)。在現(xiàn)階段骨科生物材料還大多是進(jìn)口產(chǎn)品的情形下,非常容易受廠商的商業(yè)行為所影響,骨科植入物(implant)目前不論是材料本身,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),或表面處理,在臨床上都有各種不同的結(jié)果,其臨床表現(xiàn)有很大一部份是與臨床手術(shù)技術(shù)與觀念有關(guān)。骨科材料再好,也需要放置得當(dāng),還有病人術(shù)后的配合,因此臨床手術(shù)技術(shù)與觀念的討論是非常重要的。李子榮(北京中日友好醫(yī)院骨科):我們進(jìn)行的骨壞死修復(fù)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,加入人工骨(膠原納米晶羥基磷灰石)及骨髓干細(xì)胞修復(fù)骨壞死有良好效果,提示人工生物材料加入自體骨髓干細(xì)胞修復(fù)骨壞死減壓后缺損有較好的修復(fù)能力,為骨壞死保存自身股骨頭的治療開辟了前景。另外,采用人工生物材料(生物陶瓷、納米晶HA及硫酸鈣等)加入自體骨髓基質(zhì)細(xì)胞對(duì)82髖ARCO2期及3期早期的非創(chuàng)傷性股骨頭壞死(皮質(zhì)類固醇、酒精)進(jìn)行經(jīng)股骨頭頸燈泡狀減壓,自體髂骨加生物替代材料及分離的自體骨髓單核細(xì)胞植入的保存股骨頭治療,經(jīng)1～4年隨診,二期的優(yōu)良率在95%以上,三期早期優(yōu)良率在70%左右。說明骨替代材料在骨壞死的修復(fù)治療中有重要地位和廣闊的前景,應(yīng)加以研究提高。金大地(南方醫(yī)科大學(xué)附屬南方醫(yī)院骨科):我認(rèn)為生物材料在治療小的骨缺損或洞穿性骨缺損時(shí)可以應(yīng)用,療效也確實(shí),但是對(duì)于節(jié)段性大塊骨缺損,迄今尚無有效方法,應(yīng)加快研究。在Cage中植入生物材料,可起到臨時(shí)的支持作用,但植入的骨量很少,國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期的隨訪報(bào)告很少,因此遠(yuǎn)期融合率還不清楚。王滿宜(北京積水潭醫(yī)院創(chuàng)傷骨科):目前人工骨生物材料的使用集中在干骺端,因?yàn)槠渚哂辛己玫墓莻鲗?dǎo)作用,在臨床中有大量的報(bào)告。但在骨干部位使用,我持保守態(tài)度。因?yàn)楣歉刹康膹澢鷳?yīng)力(bendingstress)很大,人工骨在抗壓應(yīng)力方面有其優(yōu)勢(shì),但在抗彎曲應(yīng)力方面則很弱;其次,骨誘導(dǎo)作用一直不肯定。因此,在骨干部位使用應(yīng)慎重。張偉濱(上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院骨科):今后還會(huì)有更多的人工骨材料,關(guān)鍵是如何用的問題。是不是所有病人都需要植骨?在良性的骨腫瘤缺損中應(yīng)用是比較可行的;對(duì)于骨不連的患者也是可以用的,一方面通過手術(shù)的方法啟動(dòng)了再愈合的過程,另一方面加入生物材料促進(jìn)愈合。但是,有的醫(yī)生為了加一點(diǎn)BMP,采用切開手術(shù)方式,破壞了血運(yùn),這違背了BO的概念。戴尅戎:新鮮骨折多數(shù)不用生物材料。很多人在骨質(zhì)疏松性骨折時(shí)應(yīng)用,但也有不同意見。目前比較一致的是對(duì)于椎體壓縮骨折,在椎體成形中應(yīng)用。還有在橈骨遠(yuǎn)端骨折時(shí)也可應(yīng)用注射性材料。這種注射性材料可以是可吸收的,也可以是不可吸收的。但均涉及滲漏后導(dǎo)致并發(fā)癥的危險(xiǎn)。李明(第二軍醫(yī)大學(xué)上海長(zhǎng)海醫(yī)院骨科):在影響脊柱融合的諸多因素中,除了患者自身?xiàng)l件、植骨方式的選擇、植骨床的制備,植骨材料的選擇已成為其中最重要的因素。在植骨材料中,人工生物植骨材料有其特殊的優(yōu)越性。眾所周知,BMP可刺激間質(zhì)細(xì)胞分化為成軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞,形成軟骨和骨。但BMP在骨中的含量極低,提取和表達(dá)量均有限,使用高度純化的BMP有被局部體液稀釋帶走的危險(xiǎn),因此與良好的載體相結(jié)合是未來研究的方向。目前性能較好的載體有硫酸鈣、β-磷酸三鈣(TCP)、多聚乳酸(PLA)、纖維蛋白膠(FS)、AAA骨、脫礦骨基質(zhì)(DBM)、生物陶瓷。根據(jù)我在脊柱側(cè)凸手術(shù)中的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)今應(yīng)用于臨床的醫(yī)用硫酸鈣顆粒+BMP(Osteoset)和去抗原牛松質(zhì)骨+BMP等材料均有較好的效果,均能顯著提高融合率,縮短脊柱融合時(shí)間。池永龍(溫州醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院骨科):從臨床的角度看,應(yīng)用人工生物材料要注意病人的個(gè)體差異,不同年齡的患者可能有不同的情況;還要注意人工材料植入部位,不同的缺損位置有不同的要求;還要考慮骨折部位的軟組織環(huán)境以及置入時(shí)間。歸根到底,還是手術(shù)適應(yīng)證選擇的問題,掌握得好,會(huì)增進(jìn)療效,提高治療效果。楊迪生(浙江大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科):應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)掌握應(yīng)用“人工骨”適應(yīng)證的問題。小的缺損,比如小的骨腫瘤樣病變治療中是可以應(yīng)用的,但缺損很大時(shí)不應(yīng)當(dāng)單獨(dú)使用,結(jié)合自體骨與“人工骨”混合植入效果可能更好。討論利弊,在椎體成形術(shù)中,短期效果很好,長(zhǎng)期看效果不一定很理想,所以要一分為二。邱貴興(北京協(xié)和醫(yī)院骨科):現(xiàn)有生物材料有90余種,我們是否只跟著說明書走?我想我們骨科醫(yī)生還是要學(xué)會(huì)選擇。關(guān)于納米材料,產(chǎn)品降解速度要合適,還能保持活性,我覺得這是個(gè)很難的問題。我們骨科醫(yī)生不會(huì)研究活性和惰性的問題,我們關(guān)心的是怎么用,即適應(yīng)證問題。至于納米問題,不一定有了納米技術(shù)就什么都是好的了。二、納米技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)戴尅戎:目前納米科技備受關(guān)注,是不是提到納米就是好的?我想在座接觸過納米材料的同道,還有到會(huì)的材料學(xué)家可以進(jìn)行討論并給予解答。一種材料,到了納米大小,會(huì)產(chǎn)生哪些本質(zhì)和用途上的改變?馬慶軍(北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科):納米是長(zhǎng)度單位,還是結(jié)構(gòu)單位與功能單位嗎?人體的組織、器官與系統(tǒng),哪些不是以納米為單位的材料構(gòu)成的?例如,一個(gè)骨單位即哈佛系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)單位,也是功能單位,它體現(xiàn)了骨的基本結(jié)構(gòu)與代謝特征。骨單位是可以測(cè)量的,也是可以在顯微鏡下觀察到的。骨的重建過程是在骨單位這一基本結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的。如果用納米材料,可否制造出具有生理代謝功能的骨單位?黃公怡:從概念上講,納米是長(zhǎng)度單位,是微米(μm)的1/1000,而羥基磷灰石結(jié)晶一般為1～100μm,何以能分割該晶體到納米級(jí)水平?骨基質(zhì)的主要成份是膠原,何以使三螺旋結(jié)構(gòu)的膠原能分割到納米級(jí)水平?如能分割晶體及膠原,則物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)必然已發(fā)生變化,已非原來意義上的骨組織和骨成分了,那么是什么呢?我認(rèn)為實(shí)質(zhì)上目前很難確定是否存在真正意義上的納米材料。所以不宜再炒作和宣傳所謂的“納米骨材料”了。常江:實(shí)際上,早在一、二十年前材料學(xué)研究已經(jīng)涉及到納米,只是沒有像現(xiàn)在這樣受到關(guān)注。毫無疑問,納米是長(zhǎng)度單位,但不是所有的材料都可以做成納米。某些物質(zhì)小到納米后,出現(xiàn)了許多獨(dú)特的效應(yīng)和特點(diǎn)?？傮w來講,納米材料目前在醫(yī)學(xué)中應(yīng)用還是很弱的,許多研究還處于初級(jí)階段,確切的效應(yīng)還沒有明確的結(jié)論,還沒有達(dá)到應(yīng)用的階段。薛慶云(北京醫(yī)院骨科):納米雖然是一個(gè)長(zhǎng)度單位,但是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn),某些物質(zhì)材料在納米水平重新構(gòu)建后會(huì)產(chǎn)生一些新的理化或生物特性。隨著基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類已可以在納米級(jí)水平組建某些材料結(jié)構(gòu),這也是目前人們熱衷于納米研究的主要原因。雖然納米技術(shù)在其他領(lǐng)域已取得了一定的成就,但在醫(yī)療領(lǐng)域,納米技術(shù)的應(yīng)用卻不是某些新聞炒作的那樣“指日可待”。目前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域納米研究主要集中在:(1)利用納米技術(shù)改變蛋白分子結(jié)構(gòu),主要用于改變細(xì)胞受體結(jié)構(gòu)和活性,或用于生物制藥設(shè)計(jì);(2)在改造細(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)方面,可以改變細(xì)胞膜通道,從而調(diào)節(jié)細(xì)胞功能;(3)利用納米技術(shù)進(jìn)行人工材料的表面結(jié)構(gòu)以及生物活性改造,改變材料表面的細(xì)胞和生物分子的親和力和粘附性,以及在人工材料表面建造藥物或細(xì)胞活性的控釋系統(tǒng)。鄭誠(chéng)功:全世界對(duì)納米技術(shù)都非常重視。在骨科,例如,羥基磷灰石在髖臼的臼杯(CUP)的磨削,容易產(chǎn)生溶解。而納米技術(shù)在人工關(guān)節(jié)應(yīng)用都是不錯(cuò)的。磨下的小顆粒產(chǎn)生骨溶解,如果小于一定單位如納米,是否不會(huì)產(chǎn)生骨溶解,這是現(xiàn)在還在研究的,但目前還沒有結(jié)論出來。戴尅戎:目前納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的作用比較明確的有:(1)作為藥物載體;(2)作為基因的載體;(3)作為靶向給藥的方法,比如在腫瘤治療方面;(4)制作納米生物材料,比如納米陶瓷等;(5)用于材料的表面改性。三、生物材料的降解衛(wèi)小春(山西醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科):人工生物材料我做過很多,但也有不好的病例。關(guān)鍵是降解時(shí)間問題。臨床醫(yī)生需要更好地了解人工生物材料的特性,還要注意掌握適應(yīng)證。趙定麟(第二軍醫(yī)大學(xué)上海長(zhǎng)征醫(yī)院骨科):我們1997年就開始用Osteoset,發(fā)現(xiàn)3～6個(gè)月就吸收了。有的病人因?yàn)樾枰诙伍_刀,使我們有機(jī)會(huì)看到應(yīng)用Osteoset的情況,我們發(fā)現(xiàn)大約術(shù)后3個(gè)月就沒有了。古老的硫酸鈣變?yōu)橐粋€(gè)商品是有好處的,但還是有一些問題的。比如,需不需要向其中加入抗生素?常江:降解是否匹配的問題。我們的材料制備、設(shè)計(jì)時(shí),要考慮哪個(gè)范圍是適合臨床的降解速度。我們關(guān)心的是量化問題。是否可以根據(jù)患者的情況,提前預(yù)報(bào)判斷出個(gè)體需要的降解速度?金大地:實(shí)踐中,我發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)原材料與進(jìn)口的不一樣。國(guó)產(chǎn)材料還是存在很多問題,諸如化學(xué)純度不夠問題,往往給化學(xué)合成帶來問題,直接影響到生物相容性。國(guó)產(chǎn)材料的標(biāo)準(zhǔn)是什么?是不是國(guó)際上有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?常江:說到這個(gè)問題,作為材料學(xué)工作者我很慚愧。但是材料的質(zhì)量以我國(guó)的現(xiàn)有工業(yè)水平為基礎(chǔ)的,生產(chǎn)高品質(zhì)的國(guó)產(chǎn)材料是我們的目標(biāo)和努力方向。鄭誠(chéng)功:生物材料的安全性和有效性是我們關(guān)注的。ISO是一個(gè)規(guī)范,我們的中華外科雜志上應(yīng)該討論生物材料的規(guī)范,幫助制定規(guī)范。生物材料降解得快則強(qiáng)度下降也快,所以材料可以從支撐載荷和不需要支撐載荷而區(qū)分為兩個(gè)部分。兩方面可以區(qū)分考慮。黃公怡:任何植入物降解時(shí),其本身的物理強(qiáng)度都會(huì)發(fā)生改變,在降解最快速時(shí)期,物理強(qiáng)度可能最低。在骨改建的過程中,各個(gè)階段的力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度都是不同的。植入物降解也不會(huì)例外,也是各個(gè)時(shí)期力學(xué)性能不同。我同意鄭誠(chéng)功教授的觀點(diǎn),根據(jù)臨床需要,不同的部位要用不同的材料。如果作為一種充填性植入物,應(yīng)當(dāng)選擇降解較快的生物材料;如果用作支撐性植入物,宜采用降解速度較慢,能維持8～12周的生物材料,以保持一定的機(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)特性。衛(wèi)小春(山西醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院骨科):要充分考慮到人工材料降解的影響因素。比如年齡,藻酸鹽植入不同年齡的病人,其降解速度也不一樣。為什么有的兒童患者就很好,而別的病人不行?另外,要充分考慮到生物材料所處的環(huán)境,比如藻酸鹽在軟組織如肌袋中很快就降解了,在關(guān)節(jié)內(nèi)很長(zhǎng)時(shí)間也不降解。周躍(第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院骨科):從理論上講,可降解的材料是最好的材料。但同時(shí)也帶來問題,主要是降解的速度和成骨的速度不相匹配。我們希望材料的降解與成骨過程同步,但是成骨是從周邊向中心,而材料的降解是同時(shí)降解,這就帶來了問題。如果材料降解過快,成骨跟不上,則形成了纖維肉芽組織;如果材料降解過慢,超過了成骨的最有效期,阻擋了最佳的成骨時(shí)期,材料吸收掉后,則形成空洞。如果是塊狀的材料,應(yīng)該是從周邊到中心的分級(jí)降解,如同海浪一樣,一浪推一浪。如果是混合的材料,應(yīng)該是不同的顏色,醫(yī)生在使用時(shí)根據(jù)需要,將不同顏色的材料擺放在不同位置。不同的環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不同的降解時(shí)間,比如在椎間的植入物的成骨作用和椎板的成骨不同。放在椎體有可能不成骨,在椎板和橫突間成骨則非常好。我是搞脊柱微創(chuàng)的,所以對(duì)可注射性的生物材料非常感興趣。但是也有擔(dān)心,材料在椎板和橫突間是沒有問題的,但不知道對(duì)于椎間成骨的性能怎樣,其力學(xué)性質(zhì)是怎樣的?鄭誠(chéng)功:各個(gè)醫(yī)院有不同的報(bào)告。不同的部位會(huì)有不同的結(jié)果,活動(dòng)量很大和活動(dòng)量很小的患者也會(huì)有不同的結(jié)果。目前只能說需要支撐的地方要求降解速度慢一點(diǎn),不需要支撐的地方可以降解得快一點(diǎn)。要考慮不同年齡、運(yùn)動(dòng)情況以及患者體重。郭衛(wèi)(北京大學(xué)人民醫(yī)院骨科):在骨腫瘤手術(shù)填充骨缺損方面,根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),人工生物材料對(duì)于較小的骨缺損效果很好,絕大多數(shù)病人骨缺損得到填充,而且有成骨。但是對(duì)于大的骨缺損效果不佳,原因可能是吸收速度和成骨速度不一致。在脊柱腫瘤方面,我們有兩例的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),都是不成功的。再有,人工生物材料應(yīng)用的范圍是用于腫瘤假體的袖口部分,國(guó)際學(xué)術(shù)界倡導(dǎo)復(fù)合固定,早期用骨水泥固定,晚期靠皮質(zhì)外橋接。最好的是用長(zhǎng)條形的骨包在袖口的部位,目前沒有產(chǎn)品,我也沒有體會(huì)。我們只做過顆粒狀的填充,但目前還沒有結(jié)論。四、外踝骨折的生物材料的力學(xué)相對(duì)應(yīng)注意使用目的,在合理戴尅戎:大塊致密的材料植入后,先有血管長(zhǎng)入與材料吸收,然后才有新骨形成。由于材料吸收與骨形成之間的時(shí)間差,局部力學(xué)強(qiáng)度暫時(shí)下降,導(dǎo)致塌陷、移位等失敗。而顆粒狀人工骨植入后,血管由顆粒間長(zhǎng)入,骨形成先于骨吸收,或兩者同步進(jìn)行,局部力學(xué)強(qiáng)度不斷增加而沒有暫時(shí)性下降。作為組織工程化骨的支架,如材料吸收過慢,將阻礙骨的替代過程,因而要求材料吸收與骨的形成和成熟同步,為新骨替代讓出空間。還有一個(gè)概念是材料的失效時(shí)間,并不是降解完成后才失效,而是邊降解邊逐步失效。比如房梁,細(xì)到一定程度,木材還在,但已經(jīng)坍塌了。降解至某一階段力學(xué)性能明顯下降,材料還存在但是力學(xué)性能已明顯喪失。我們?cè)谟懻摬牧蠒r(shí)更注重材料的有效時(shí)間,或者是失效速率。可降解材料不一定是吸收越快越好,吸收越快,降解產(chǎn)物在短時(shí)間內(nèi)明顯增加,在軟組織少、吸收能力差的部位就容易出問題。內(nèi)外踝骨折使用可降解螺釘固定,可以慢慢吸收,不用著急;大的整段骨缺損吸收太快肯定不行,需要吸收慢一些。因此就需要我們辯證地考慮我們的使用目的,是充填還是支撐?此外,在講生物相容性的同時(shí),應(yīng)該考慮力學(xué)相容性,希望各位從理論機(jī)制和臨床實(shí)際加以討論。黃公怡:生物材料的力學(xué)相容性是容易被忽視的問題。植入物的剛度與彈性模量要與宿主骨組織的剛度與彈性模量相接近,否則級(jí)差太大會(huì)導(dǎo)致植入物的失敗。如Kyphoplasly、Vetebralplasty,注入骨水泥較硬,周圍椎體重度疏松,剛度很低,則導(dǎo)致周圍骨的骨折危險(xiǎn)增高近三倍。髖部轉(zhuǎn)子間骨折內(nèi)固定物可因骨質(zhì)重度疏松而發(fā)生釘尖切割,穿透骨質(zhì)導(dǎo)致內(nèi)固定失敗。所以,力學(xué)的相容性值得引起重視。馬慶軍:骨小梁是桁架結(jié)構(gòu),像腳手架一樣。骨質(zhì)疏松時(shí),如果破骨吸收過快,骨小梁吸收了,則喪失了成骨細(xì)胞發(fā)揮作用的骨“表面”,不能成骨,所以桁架結(jié)構(gòu)不能破壞。另外,骨細(xì)胞與哈佛管中的血管的距離不能太遠(yuǎn),不能超過300μm,否則細(xì)胞間的聯(lián)系喪失,營(yíng)養(yǎng)不夠,細(xì)胞容易死亡。所以考慮力學(xué)性能的時(shí)候,第一是桁架結(jié)構(gòu)不能破壞,第二是便于細(xì)胞長(zhǎng)入,距離不能太遠(yuǎn)。我們骨科醫(yī)生應(yīng)該對(duì)骨組織生理學(xué)有所了解,與材料學(xué)家或者工程師共同討論這些問題。五、純鈦噴涂技術(shù)郭衛(wèi):關(guān)于噴涂的問題,國(guó)產(chǎn)腫瘤假體多采用鈦噴涂。我們使用腫瘤關(guān)節(jié)鈦噴涂的組織相容性比羥基磷灰石差很多,可能是技術(shù)性問題。趙定麟:是不是噴涂技術(shù)問題?我們發(fā)現(xiàn)純鈦噴涂沒有問題。常江:同意是技術(shù)問題。薛慶云:界面不是可吸附不吸附的問題,只有一個(gè)親和力的問題,如果親和力好,何必讓它吸收?原來放羥基磷灰石是因?yàn)楣桥c金屬親和性不好。后來采用純鈦噴涂,鈦很穩(wěn)定,最大的改進(jìn)是表面形態(tài)的改變,做出一個(gè)類似小梁骨的粗糙面,使骨細(xì)胞吸附到上面?，F(xiàn)在鈦已經(jīng)被一種新的金屬——鉭替代,鉭的組織相容性比純鈦好的多,而且更穩(wěn)定。六、