生物医学展望论文

第一篇：生物医学展望论文

生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门生物、医学和工程多学

科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新

仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇

航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我国，生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中

国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学

科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中

国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工 程的发展。目前，我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

显微镜的发明　“解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用

刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发明了光学显微镜，推动了

解剖学向 微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进

一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞

生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电

子显微镜的发明都是医学工程研究 的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。

影像学诊断飞跃进步　影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域

之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技

术的出现 和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水

平。即计算机体断层 摄影(computed tomography CT),即是利用计算机技术处理人

体组织器官的切面显像。X线CT 片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观

察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世，能快速扫描

和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的CT，提高了诊断准确率［1］。医学

工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonanc

e)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅 可分辨病理解剖

结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾 病在早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊

断学 向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FM

RI、MRS发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，创造 的正电子发射体层摄影(pET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体

把pET列为十大 医学生物技术的榜首。pET问世不过30年历史，但它已显示出对肿

瘤学、心脏病学、神经病 学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值［2］。

影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。

介入医学问世　介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行

扩张治 疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(Interventional Ra

diology)，这是医 学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 Gruenzing成功

地进行了首例冠状动脉球囊扩 张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发

展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相 继问世，使介入性

诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管

管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视 为与药物诊疗、手术诊疗

并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世 纪发展起来的临床医学新领域--介入医学［3，4］。

人工器官的应用　当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医

疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们

称这种装置 为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏

瓣膜病的治疗，除了应 用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难

修复改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技

术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人 工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修

补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科 之所以能达到今天这样的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工 血管等新材

料、新技术的结果［5］。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病

晚期患者的生 命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关

节、人工心脏 起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千

万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程

医疗技术等先 进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上

可见，20世纪生物医学工 程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推

动着医学科学的进步。

21世纪生物医学工程展望　纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现

X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天

C T成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗

技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：

(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信 息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。［6］

(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技

术，纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着

pET的问世和应 用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂

型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将

有新突破，人 工器官将在临床医疗中广泛应用。

(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效

缓释材料，药 物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育

材料、生物止血材料将有 新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械

和用品将有广泛需求和应 用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防

治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。

(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救

系统是未来生 物医学工程的重要课题。

(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快

速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪

白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。

(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保

健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。

1997年我国发布了关于卫生工作改革与发展的决定，提出了奋斗目标：“到

2000年，基本实 现人人享有初级卫生保健”，到2010年国民健康的主要指标在经济

发达地区达到或接近世界 中等发达国家水平，在欠发达地区达到发展中国家的先

进水平。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术战略研讨会”，国家

工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研 究等，对推动生物医学工程产业

发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与 疾病做斗争，在医学

诊疗技术上取得了重大成就；但面向21世纪的巨大挑战，我们要动员起 来，调整

政策，制定规划，改革医学研究教学的旧模式，发挥现代科学多学科交叉合作的优

势，创建全新的生物医学，为人民造福。

第二篇：生物医学材料研究进展论文

生物医学材料的研究进展

生工092班 范秋苹 090302219 生物医学材料是生物医学工程学的四大支柱之一。就学科研究的内容而言，涉及到化学、物理学、高分子化学、高分子物理学、无机材料学、金属材料学、生物化学、生物物理学、生理学、解剖学、病理学、基础与临床医学、药物学、药剂学等多门学科。为了达到满意的临床效果，还涉及到许多新的工程学和管理学的问题。生物医学材料在医学上的应用为医学、药学、生物学等学科的发展提供了丰富的物质基础，反过来这些学科的进步也不断地推动生物医学材料的进步发展。生物医学材料学正是多门学科的共同协作、互相借鉴、互相渗透、突破旧有学科的狭小范围而开创的一门新学科。这门学科作为材料科学的一个重要分枝，对于探索人类生命的奥秘、促进人类的文明发展，对于保障人类的腱康与长寿，必将作出重大的贡献。更可喜的是，随着生物医学材料的发展将诞生一系列崭新的高科技产品，一个新兴的产业——生物医学材料与制品业正在形成和发展之中，它在整个国民经济中的作用和地位必将随着时间的推移，受到世人的瞩目和重视。

生物医学材料：用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类特殊的，而对人体组织、血液不致产生不良影响的材料。

生物医学材料取得实质性进展开始于20世纪20年代

不锈钢：

1926 含18%铬和8%镍，首先应用于骨科治疗，随后应用于口腔科； 1934 研制出高铬低镍单相组织的AISI302和304，在体内生理环境下的耐腐蚀性显著提高；

1952 开发出耐蚀性更好的AISI316不锈钢，逐渐取代AISI302；

20世纪60年代 为解决不锈钢晶间腐蚀问题，研制出超低碳不锈钢AISI316L和317L；

钴镍合金：铸造钴镍合金首先在口腔中得到应用； 20世纪30年代末 应用于制作接骨板、骨钉等内固定器械； 50年代 成功制成人工髋关节；

60年代 研制出锻造钴铬钨镍合金和锻造钴铬钼合金，提高力学性能，并应用于临床；

70年代 研制出锻造钴铬钼钨铁合金和具有多相组织的MP35N钴铬钼镍合金，改善钴基合金抗疲劳性能，应用于临床；

钛、金属钛：具有优异的耐蚀性、生物相容性、密度低； 20世纪40年代 制作外科植入体； 50年代 用纯钛制作接骨板和骨钉；

70年代 Ti6A14V合金（强度比纯钛高，耐蚀性和密度与之相似）、TiSAl2.5Sn合金和钛钼锌锡等合金获得应用从而使钛和钛合金成为继不锈钢和钴基合金之后的又一类重要医用金属材料；

70年代后 NiTi系为代表的形状记忆合金逐渐在骨科和口腔科得到应用，并成为医用金属材料的重要组成部分。

生物陶瓷 ： 从20世纪60年代初开始应用于生物材料，例如：

多晶氧化铝陶瓷；低温各向同性碳；生物玻璃；羟基磷灰石（生物活性陶瓷）；生物陶瓷复合材料； 引入活体细胞或生长因子的生物陶瓷构架等。生物医用高分子 ： 始于20世纪50年代有机硅聚物的发展，例如： 有机硅聚合物；聚甲基丙烯酸甲脂（骨水泥）；

生物医用高分子材料的发展，制作了人工心瓣膜、人工血管、人工骨、手术缝合线等。

20世纪90年代后，借助于生物技术和基因工程的发展，由无生物存活性材料扩展到具有生物学功能的材料领域，其基本特征是具有促进细胞分化、增殖、诱导组织再生、参与生命活动等功能。

生物医用材料是研制人工器官及一些重要医疗技术的物质基础，综观人工器官及医疗装置的发展史，每一种新型生物材料的发现都引起了人工器官及医疗技术的飞跃。生物惰性医用硅橡胶：人工耳、人工鼻、人工颌骨等；血液相容性较好的各向同性碳被复材料：碟片式机械心脏瓣膜；血液亲和性及物理机械性能较好的聚氨酯嵌段共聚物：促使人工心脏向临床应用跨越；可形成假生物内膜的编织涤纶管：人工血管向实用化飞跃。

医用材料品种繁多，尤其是临床使用的要求多种多样，因此无论对于系统地研究医用材料的制备，还是对于开发已有医用材料的新应用，或是为了对医用材料进行安全性评价及质量管理，都涉及到对生物医学材料的分类问题。

按材料的属性分类，可以分为以下几大类：

生物医用金属材料：

包括不锈钢、钴基合金，钛及合金等，广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等 ；

生物医用无机材料：

主要是生物陶瓷：分为惰性生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷；表面生物活性陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷；可降解生物陶瓷，如β-磷酸三钙陶瓷等；

生物医用高分子材料： 天然的如多糖类、蛋白类合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体器官、组织、关节、药物载体等 ；

生物医用复合材料： 不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，获得性能更优的材料；

按材料功能分类，可以分为以下几类：

硬组织相容性材料： 主要用于生物机体的关节、牙齿及其他骨组织； 软组织相容性材料： 主要用于人工皮肤、人工气管、人工食道等； 血液相容性材料 ：

主要用于人工血管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等 ；

生物降解材料： 主要用于吸收型缝合线、药物载体、愈合材料、粘合剂以及组织缺损用修复材料

按材料来源分类，可以分为下列几类：

自体组织：如人体听骨、血管等替代组织

同种异体器官及组织：如不同人体之间的器官移植 异种器官及组织：如动物骨、肾替换人体器官 天然生物材料： 如动物骨胶原、甲壳素、珊瑚等 人工合成材料： 如各种人工合成的新型材料

按材料使用部位分类：

硬组织材料： 骨、牙齿用材料

软组织材料： 软骨、脏器用材料 心血管材料： 心血管及导管材料 血液代用材料 ：人工红血球、血浆等

分离、过滤、透析膜材料： 血液净化、肾透析以及人工肺气体透过材料 目前被详细研究过的生物医用材料已超过1000种，被广泛应用的有90多种材料，1800多种制品。西方国家每年耗用生物医用材料量以10～15%速度增长，我国生物医用材料研究起步晚(20世纪50年代)，目前我国医用生物材料研究现状：我国生物材料和制品所占世界市场份额不足1.5％；产品技术水平处于初级阶段，且产品单一；同类产品与国外产品比，基本上属于仿制，自主知识产权较少；生物医用材料与制品70-80%要依靠进口；产业处于起步阶段。

但是，由于生物医学材料以其独有的医学应用特性推动了一个新产业的发展,成为经济的新的增长点。通过对生物材料特性的分析,把握生物医学材料产业的现状和动态,有助于制定相关的措施形成我国生物医学材料产业的核心竞争力。

第三篇：生物医学

生物医学工程与医学成像

学院：机械工程学院

专业：测控技术与仪器

姓名：王成林

学号：

引言：

生物医学工程是一门生物、医学和工程多学 科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，在我国，生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工 程的发展，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

当代生物医学工程技术中最具代表性的技术是：数字医学影象技术，物理外科手术技术，电生理参数检测与监护技术，临床检验、分析与分子生物学技术，医学网络与信息系统，数字医学影象类和高能物理治疗类。

医学影像技术可借助于某种能量与生物体的相互作用，提取生物体内组织或器官的形态、结构以及某些生理功能的信息，为生物组织研究和临床诊断提供影像信息。显微分辨能力，将活体影像学带进了基础科学，使其可以深入到细胞、分子水平，即其成像技术从宏观进入了微观，分子影像学应运而生，医学影像进入了新的时代。它涉及的范围有X线成像、超声波成像、磁共振成像、红外线成像、放射性核素成像、光学成像等。

正文：影像技术

一、X线成像技术

X-ray透视和摄影技术是最早的医学影像技术。X线成像系统检测的信号是穿透组织后的X线强度，反映人体不同组织对X线吸收系数的差别，即组织厚度及密度的差异；图像所显示的是组织、器官和病变部位的形状。随着计算机的发展，数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影。数字X线检查技术包括计算机X线摄影、直接数字X线摄影、数字减影血管造影和X－CT等。X－CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破，是标志着医学影像设备与计算机相结合的里程碑。

二、核医学成像技术

核医学成像系统又称放射性核素成像（RNI）系统，所检测信号是摄人体内的放射性核素所放出的射线，图像信号反映放射性核素的浓度分布，显示形态学信息和功能信息。核医学成像的影像取决于脏器或组织的血流、细胞功能、细胞数量、代谢活性和排泄引流情况等因素。它是一种功能性影像，影像的清晰度主要取决于脏器或组织的功能状态。PET/CT是将最先进的PET和CT的功能有机地结合在一起的一种全新的功能分子影像诊断设备。PET/CT融合的图像既能提供精确的解剖结构图像，又能提供生物靶区的材料。使用PET/CT制定放疗计划对于临床来说是一个全新的分子影像领域，具有广阔的应用前景。

三、超声成像技术

超声成像系统的检测信号是超声回波，图像信号反映人体组织声学特性的不同，从而显示甚至动态显示器官的大小和形状。超声分子显像以靶向超声微泡造影剂为显像剂，能够对体内组织器官微观病变进行分子水平的探测与显像的方法。超声造影是利用造影剂后使散射回声增强，明显提高超声诊断的分辨力、敏感性和特异性的技术。随着仪器性能的改进和新型声学造影剂的出现，超声造影已能有效地增强心肌、肝、肾、脑等实质器官的二维超声影像和血流多普勒信号，反映和观察正常组织和病变组织的血流灌注情况。

四、磁共振成像技术

磁共振（MRI）成像系统检测的信号是生物组织中的原子核所发出的磁共振信号。随着新型磁共振机的开发，揭开了磁共振应用领域新的一页，即运动MR和介入MR的应用和研究。MR血管成像、MR水成像、MR血流成像、脏器功能的检测、MR波谱分析、动脉血质子标记技术、抗血管生成因子辅助MR功能成像等技术的应用，使磁共振成像进一步突破了影像学仅应用于显示大体解剖和大体病理学改变的技术范围，向显示细胞学的、分子水平的以至基因水平的成像方面发展。

五、红外线成像技术

由于人体器质性的组织结构和形态变化，只能在疾病发展到一定程度才会出现，而远红外线诊断技术正是采集这种组织结构、形态和功能的变化来诊断疾病。红外热像仪不仅可以诊断疾病病情，甚至可以提前阳性发现期。红外线成像技术不仅对组织器官的炎症、疼痛、血液循环状态等有重要的诊断价值，而且对恶性肿瘤的诊断及转移倾向，肿瘤状况也有着重要的临床价值。

六、光学成像技术

光学与光子学取像方法，共焦扫描光学显微镜的图像具有高的对比度和高的分辨率。其高性能的成像本领是通过下述两点实现的：一是利用灵敏的外差探测，二是离开焦点的散射光不被探测器探测。它们非常适宜于对活体组织内部进行分层探测。利用这种技术已成功地监测了胚胎发育过程中的形态变化，鉴别正常与非正常基因的表达。用这种技术还可以对活体眼睛进行成像，测量视网膜结构、拍摄黄斑疾病等。光学成像技术在活体生物组织内部微结构的测量和疾病诊断等方面有重要的应用价值。

结论：

当今医学影像技术进入了全新影像时代，医学影像技术的发展反映和引导着临床医学在诊治以及随诊方面的进步。医学影像技术的发展，在某种意义上代表着医学发展潮流中的一个热点趋势，推动了医学的发展。医学影像技术必将对人类的健康作出更大的贡献。

第四篇：生物医学

生物医学光子学 运用光子学原理和技术，为医学、生物学和生物技术领域中的问题提供解决方案即构成生物医学光子学的研究内容。生物医学光子学涉及对生物材料的成像、探测和操纵。

简介编辑

在生物学领域，主要研究分子水平的机理，监测分子结构与功能，在医学领域，主要研究生物组织结构与功能，能对生物体以非侵入的方式，实现

宏观与微观尺度分子水平的疾病探测、诊断和治疗。

目前，生物医学光子学主要包含以下研究内容：

一是生物系统中产生的光子及其反映的生命过程，以及这种光子在生物学研究、医学诊断、农业、环境、甚至食品品质检查方面的重要应用。利用光子及其技术对生物系统进行的检测、治疗、加工和改造等也是一项重要的任务。二是医学光子学基础和技术，包括组织光学、医学光谱技术、医学成像术、新颖的激光诊断和激光医疗机理极其作用机理的研究。

内容简介

《生物医学光子学(第2版)》由基础篇和应用篇组成，在基础篇详细地讲述了生物医学光子学必需的理论和相关技术，包括基础光子学系统、光与组织体相互作用的基本知识和数学描述：应用篇以无创伤人体成分测量和无创伤人体光学成像为实例，向读者描述了应用于人体疾病诊断的光子学实现方法，最后扼要地介绍了该研究领域的其他热点研究和应用。

第二版说明

序

前言

第一章 绪论

第二章 光与生物组织体的相互作用

第三章 描述光在组织体中传播的数学模型

第四章 生物医学光子学中的测量技术

第五章 参数提取的定量数学方法

第六章 生物医学光子学在人体成分浓度检测方面的应用

第七章 生物医学光子成像技术

第八章 生物医学光子学其他研究热点介绍

参考文献

中英文名词对照表

第五篇：常用生物医学材料

常用生物医学材料

南华大学

电气学院

20104320135

李闯

摘要： 医用硅橡胶(silicone rubber)是美容外科中应用较广的生物材料(组织代用品).它是高分子有机化合物聚硅酮的一种橡胶样固体形态,又称二甲基硅氧烷。随着生物医学和材料的发展,各种人工制备的生物材料植入骨内替代骨移植,临床应用效果好.这些人工合成或提取的植入材料生物相容性好,对骨形成具有明显的诱导作用,被泛称为人工骨(artificial bone)。人工骨与医用硅橡胶同为如今最常用的两类生物医学材料。

关键字：人工骨，植入，移植，相容性，人工制备，医用硅橡胶，美容，整容

一：医用硅橡胶

1·生物相容性：由于其结构对称性,分子主链呈螺旋状，使硅氧单键的极性相互抵消,且侧链的R一般都是低极性或非极性基团,所以整个大分子极性很低,使硅橡胶表现出疏水性、耐氧化以及抗老化性。

此外,主链中Si2O键和侧链中的C2Si键的极性都近似于离子键,在正常使用温度(250°C以下)不发生裂解、氧化等反应,故又具有优异的耐热性,可用作医疗器械、人造脏器和药物缓释体系,对人体有良好的生物相容性。2·生物功能性：是指生物材料具有在其植入位置上行使功能所要求的物理和化学性质：（1）可检查、诊断疾病;（2）可辅助治疗疾病;（3）可满足脏器对维持或延长生命功能的性能要求;（4）可改变药物吸收途径,控制药物释放速度，满足疾病治疗要求。

3、无毒性

4、耐生物老化

5、物理和力学稳定性

6、易加工成型,材料易得,价格适当,便于消毒灭菌

7、在生产、加工过程中防止引入对人体有害的物质

应用

1·作为人造器官

硅橡胶模拟制品可长期埋置于人体内，作为人体内某个部分不可缺少的元件。包括脑人工肺、视网膜植入物、人工脑膜、人工手指、手掌关节、人造鼓膜、人工心脏瓣膜附件、人工肌腱以及用于消化系统和腹外科制品的各种导管等。

2·在整容和修复方面的应用（1）人工颅骨的修复:（2）尼龙、聚酯纤维等增强后作人造皮肤;（3）提高视力的隐性眼镜;（4）)修补前额、鼻、勃颈等;（5）治疗外耳的缺损;

（6）现在争议一直很大的人工乳房

3·在医疗器械上的应用

硅橡胶可作为导管短期置入人体的某个部位,作为抢救和治疗的重要辅助材料和手段，如为肝功能不全、烧伤等病人进行补液用的静插管, 还可用于胎儿吸引器的吸头,医用电极板基质,生物传感器的包装材料等 4·在药物缓释体系的应用

硅橡胶可作为药物缓释体系的载体，如包封药物胶囊，包封的药物包括抗生素,镇静剂,安眠药,抗癌药,麻醉剂等.硅橡胶还可作为消泡剂治疗某些疾病，如用于抢救急性肺水肿,可迅速疏通呼吸道,改善缺氧状况,减少或避免因泡沫阻塞气流通过而窒息的死亡。

医用硅橡胶的副作用：

(1)由于其分子结构的低极性造成的疏水性,使其仍对人体有一定的异物反应,今后的发展要求是对其表面进行改性,提高其亲水性。

(2)抗张力强度不够，易破裂和撕裂,要解决其机械强度低的性质，就要对其采用物理和化学方法改性。

(3)对皮下避孕埋植系统而言,以硅橡胶为载体的长效皮下埋植剂在放置有效期满后必须取出,增加了使用者的痛苦和花费,这样就引发了可生物降解埋植剂的研究。

二：人工骨

人工骨是指用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料。人工骨材料主要有高分子合成材料如聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯等、无机材料如磷酸三钙、羟基磷灰石、氧化铝生物陶瓷等。

1·由于人骨的各种生物学特性，故对人工骨的要求也很苛刻，具体对人工骨的性能要求如下：

由于对活骨化学、生物特性的不断了解, 人们更有能力设计和开发出模仿这些特性的材料, 理想的骨移植替代材料应当具有成骨性、生物相容性、可吸收降解、可提供结构支撑、临床使用方便、价格低廉。根据其具体用途, 一些特性要比其它的特点更重要。骨移植物和其替代物可依据其骨传导、骨诱导和成骨特性分类(见表1)。同种异体骨移植物与自体骨移植物的特性比较(见表2)。复合材料移植物是具有骨传导性的基质与骨诱导和成骨活性物质的组合, 有可能替代自体骨。

人工骨容易商品化获得, 使用方便, 但目前单一的人工骨多为骨传导材料或复合骨诱导因子材料, 其机械性能较差, 难以起到机械支撑作用, 尚不能用于修复重建大段骨缺损和关节缺损, 仅用于填充植骨或脊柱融合。一些人工骨制备成注射剂型, 能够采用非手术或微创的方法提高骨修复效果, 方法操作简单、创伤轻微, 对血运和关节肌肉功能干扰小。避免了局部血供的进一步破坏, 大大减少了感染和手术并发症的发生可能, 而且恢复快, 符合现今微创外科的趋势。在此仅介绍两种最常用人工骨临床应用及相关问题。

1·医用硫酸钙

Osteoset是一种医用硫酸钙骨移植替代物,(于1996年6月通过美国食品与药品委员会论证, 并在同年获得欧洲CE商标, 此后已在成千例病人中使用, 并且证明是安全有效的。Osteoset颗粒有两种型号, 小颗粒在小的骨缺损中使用较为理想, 直径分别为4.8mm和3.0mm, 颗粒分别重100mg和30mg。为了方便使用, 各种尺寸颗粒均用小瓶包装, ˜射线灭菌。Osteoset2T内含4 %的妥布霉素, 妥布霉素亦称妥布拉霉素(To2bramycin), 为氨基糖甙类抗生素, 抗菌谱与庆大霉素相似。主要用于各种革兰氏阴性杆菌感染(绿脓杆菌、变形杆菌、克雷氏菌、沙门氏菌、葡萄球菌包括金黄色葡萄球菌), 对绿脓杆菌较庆大霉素约强2～3倍, 比多粘菌素B也较强, 对庆大霉素耐药的绿脓杆菌也常敏感, 对其它革兰氏阴性菌的作用则低于庆大霉素, 对金葡菌的作用约与庆大霉素相等。适用于感染性骨缺损, 引起肾毒反应者较庆大霉素为低。

2· 自固化磷酸钙水泥

自固化磷酸钙水泥(Calcium Phosphate Cement , CPC)是Brown和Chow于20世纪80年代早期研制出来的快速凝固型、非陶瓷型羟基磷灰石(HAP)类人工骨材料, 由数种磷酸钙粉末和固化液两部分在使用时按比例调和而成。调和物呈膏体状, 能根据填充部位的要求随意塑形, 在体内条件下发生固化反应, 约4h后自然转变成含微孔的HA晶体。在固化过程中基本不放热, 不会造成组织灼伤。一般ACPC固化的抗压强度为30～50MPa , 它与反应物中的添加成分或制备方法等因素无关。上世纪90年代中期国内研制成功了自固化磷酸钙水泥(CPC)人工骨材料, 并进行了商品化开发, 商品名瑞邦骨泰。其剂型分为普通型骨泰、载药型骨泰和注射型骨泰。

参考文献 1· 中国矫形外科杂志

2004年12月第12卷第23、24期

2·史文红、赵成如.医用硅橡胶及其制品[J ].中国医疗器械信息，2009,15（11）3·温变英.生物医用高分子材料及其应用[J ].化工新型材料,2001 ,29(9):41 4·医用高分子材料—硅橡胶

5·贡长生、张克立.新型功能材料[M].北京:化学工业出版社,2001.