拧进人体的钉子为什么不需要取出?钉子的材料大科普
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发布时间：2022-09-05 06:20
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时间：2024-12-03 01:01
日常生活中，人们不可避免的会遭遇交通事故、工伤等各种意外事故，骨折等损伤发生的几率也越来越高。当较为复杂的骨折发生，单纯依靠在我修复无法完成时，为了减少骨折所致的伤残率，最大限度的恢复人体功能，切开或闭合复位成为治疗骨折的重要方法。
相声演员张云雷因为那次事故后张云雷的身体也有一定程度的受损，身上钉了上百只的钉子。在前一段时间正在比赛的他因为要取出钉子，不得不要中途宣布退出比赛。
我们手术中采用的内固定物也有着举足轻重的作用。这些内固定物按材料性质可分为金属内固定物和生物可吸收材料。今天就为大家详细科普一下~
金属固定材料在手术内、外固定物中应用极为广泛，其作用举足轻重。金属内固定材料主要分为以下几种。
1、医用不锈钢
不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和综合力学性能，是最早的应用与生物医学的置入材料。其应用范围极其广泛，目前，医用不锈钢在骨科中主要用于人工关节的骨柄、骨折固定用的骨钉、骨板的制作，牙科中被用来制造义齿种植体、铸造支架、矫形丝等，还可以用来制造心血管支架，医疗器材和手术器械等[1]。医用不锈钢按其组织结构可分为4类：马氏体不锈钢；铁素体不锈钢；沉淀硬化型不锈钢；奥氏体不锈钢。口前在临床上常用的医用不锈钢材料为奥氏体不锈钢316 L, 317 L等，其已经成为国际公认的外科置入体首选材料[2]。
2 、钛合金
钛合金因其强度高、耐腐蚀、生物相容性好，如今在临床骨科上常用作人工关节、接骨板、髓内钉等金属置入物的原料。纯钛由于强度不高、塑性不好、耐磨性差、量较高等原因，不能满足生物医学领域发展的需要，因此需要添加其他成分合成合金，以改善材料的综合性能[3] 。
3、钴基合金
估计合金的优点在于其有着良好的抗腐蚀性能、耐磨性能、抗热疲劳性能，其导热率较高、膨胀系数低、生物相容性好，弹性模量不随强度变化而变化，因此作为已用金属材料常用于制造体内负重的植入体，如人工关节、人工骨及内外固定物的制作。钴基合金在人工关节方面的应用长达半个多世纪，其耐磨性是所有医用金属材料中最高的，但是其在体内由于磨损，金属微粒进入体内，会引起组织的炎症反应，造成术后假体松动率升高[4]
4、形状记忆合金
记忆合金是一种在设定温度下具有形状记忆功能同时又具有超弹性功能的新型功能材料。目前在生物医学领域运用最多的是镍钛记忆合金。它从上世纪80年代应用于临床，与其他合金相比有着抗腐蚀能力强、抗摩擦性能好，具有形状记忆性和超弹性性能。镍钛记忆合金用于治疗髌骨、踝骨、尺骨鹰嘴和肱骨小头等关节不稳的骨折。虽然有着许多的优点，但其在一些环境中会发生腐蚀现象，导致金属离子进入体内引发毒性反应。
5.金属钽铌
金属钽和铌在元素周期表中位于VB族，因其熔点高、强度大、耐磨损、耐腐蚀的性质得到了广泛的关注，在股骨头缺血性坏死、脊柱融合和人工关节等领域得到了广泛的应用。
总结：
到目前为止，金属内固定板仍是使用最广泛的内固定板材料，其强度高、易于保存、工艺成熟、成本较低，并可方便地改变形状以适应骨的外形轮廊。但刚性金属内固定板存在机械相容性和组织相容性缺陷，而且需要二次手术取出。
随着科学技术的不断发展，人们对骨折内固定板的质量也提出了更高的要求，为达到具有高的强度、无骨质疏松的愈合骨，避免二次手术的目的。
传统不锈钢内固定材料虽然在临床上得到了广泛的应用，但其材质毕竟为外援物质，，生物相容性并不理想，长期植入会有腐蚀、过敏、术后再次骨折骨质疏松等缺点，而且还需要经过二次手术取出，给患者造成的损伤较大。从1965年开始，人们尝试用可吸收高分子材料代替传统的金属材料作骨折内固定装置[5]。
1. 同种异体材料
同种异体材料包括骨块、骨条、骨螺钉、骨笼等，经过处理后降低或消除抗原后进行机械加工成型，最后灭菌处理后应用于临床。同种异体骨螺钉临床首先应用于五官科手术中。现在也用于松质骨骨折内固定中。其优点在于力学强度不会降低，降解时间远远长于松质骨愈合时间，降解后可被宿主骨细胞完全替代[6]。但来源有限、价格昂贵并且存在排异的可能，因此在临床上难以得到广泛应用。
2. 聚乳酸材料
聚乳酸材料是一种具有良好生物相容性和生物降解特性的聚合物，其降解的最终产物为CO2和H20，不会对生物体产生不良影响。在过去的几十年中，聚乳酸材料被用作缝线、固定片、固定板、固定钉等，在动物身上进行试验取得了良好的效果。聚乳酸材料的可降解特能够避免患者进行二次手术，取出内固定物，但这一优势同时也带来了一定的问题，当其降解速率大于组织愈合的时间时，，如今聚乳酸材料所制成的内固定板已经应用在人体踝骨、髌骨、胫骨、肱骨、桡骨、鹰嘴骨和股骨头等骨折的内固定[7],[8].
3. 碳纤维增强部分可吸收聚合物复合材料
碳纤维增强可吸收聚合物复合材料又称为部分吸收的复合材料，它是在碳纤维增强非可吸收聚合物复合材料的基础上发展起来的。由于碳纤维有着良好的生物相容性，因此同完全可吸收复合材料一样也无需二次手术取出固定物。碳纤维增强聚合物复合材料的界面是最薄弱的环节，界面是影响复合材料断裂韧性和复合材料对生理环境相应特性的主要因素，也是决定复合材料对生理环境中机械性能耐久性的最主要因素。因此可对复合材料的表明进行涂覆来降低材料降解的速率和下降趋势[可吸收内固定材料应用现状]。整体来讲，碳纤维增强聚合物复合材料的强度更高，弹性模量更大，疲劳性能良好，可用作骨折内固定板或钉，还可用做一般非承重骨。但对于其组织反应以及是否可降解，学界仍存在争议。
4. 生物降解陶瓷
生物降解陶瓷是一种具有生物活性的“玻璃”，它的主要成分与骨骼类似，含有羟基磷灰、陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种材料。生物降解陶瓷主要用作填充、测量、诊断治疗等。生物降解陶瓷与陶瓷类似，具有强度高、热性能好，耐酸耐碱的优势。另外由于与和骨骼的成分相似，它还具有良好的生物相容性、亲和性，没有排异反应稳定性高等优势。生物降解陶瓷常被用作人造骨、人造关节、人造牙等。另外，由于生物陶瓷与自身骨质的硬度相似，因此还被用作骨水泥。
无论是金属材料还是生物可吸收材料都有其无可替代的优点，临床上，医生会根据患者的损伤情况选择最适合的材料进行手术，最大限度的恢复患者的肢体功能，减少致残率，提高生活质量。
参考文献
[1]郑小平, 毕若杰, 王志强. 骨折金属内固定材料的研究进展[J]. 中国矫形外科杂志, v.20;No.292(02):149-151.
[2]张辉, 战德松, 孙晓菊, et al. 医用不锈钢材料的腐蚀、磨损及其生物相容性[J]. 中国组织工程研究与临床康复(34):119-122.
[3]Iijima D , Yoneyama T , Doi H , et al. Wear properties of Ti and Ti-6Al-7Nb castings for dental prostheses[J]. Biomaterials, 2003, 24(8):1519-1524.
[4]Granchi D , Cenni E , Tigani D , et al. Sensitivity to implant materials in patients with total knee arthroplasties[J]. Biomaterials, 2008, 29(10):1494-1500.
[5]R. K. Kulkarni, E. G. Moore, A. F. Hegyeli,等. Biodegradable poly(lactic acid) polymers[J]. 5(3):169-181.
[6]王锐英. 可吸收内固定材料应用现状[J]. 华夏医学, 2009, 22(1):182-184.
[7]ROKKANEN, P. BIODEGRADABLE IMPLANTS IN FRACTURE FIXATION: EARLY RESULTS OF TREATMENT OF FRACTURES OF THE ANKLE[J]. The Lancet, 1985, 325(8443):1422-1424
[8]Hollinger J . Biodegradable bone repair materials : Synthetic polymers and ceramics[J]. Clin Orthop, 1986, 207.
