生物材料在骨科临床应用课件

生物材料在骨科临床应用6、露凝无游氛，天高风景澈。7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。8、吁嗟身后名，于我若浮烟。9、陶渊明（约365年—427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。生物材料在骨科临床应用生物材料在骨科临床应用6、露凝无游氛，天高风景澈。7、翩翩新来燕，双双入我庐，先巢故尚在，相将还旧居。8、吁嗟身后名，于我若浮烟。9、陶渊明（约365年—427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲，审容膝之易安。生物医用材料

在骨科临床应用邱贵兴北京协和医院骨科生物材料的概念生物材料(Biomaterials)即生物医学材料(BiomedicalMaterials)用于人体组织和器官的诊断修复或增进其功能的高技术材料取代修复活组织的天然或人造材料其作用药物不可替代能增进或替换因疾病损伤等失去的某种功能随着认知科学和心理学的发展，人们认识到语言本质上是创造性的，不能把语言简单地理解为一种习惯，并且人的知识是一个系统的整体，母语必然成为英语学习的参照系，对英语学习产生一定的影响。合理地使用语言翻译法、自觉对比法等进行母语教学，可以帮助学生更好地理解和接受英语知识。1.英语教学中使用母语的作用认可和接受母语在英语教学中的积极作用，尽量减少母语对英语学习的干扰，从而提高英语课堂教学质量和效果。在中学英语教学中，适当地使用母语，使英语与母语水平的提高相得益彰，英语文化与母语文化的鉴赏能力相互促进，学习者自身的潜能得以充分发挥。1.1适当地使用母语，促进师生沟通农村中学生所掌握的英语知识很有限，完全脱离母语是不可能的，学生能听懂的英语不多，对概念、评价听得懂的较少。如果用全英语教学，学生不知道是什么以及如何去学，就会产生焦虑，降低英语学习的有效性。用相似的母语作参照，讲解相关概念，给予评价，使师生更容易沟通，使学生明白本课的教学目标、内容及如何去学习。学生学习有目的，有努力的方向，就会提高英语的学习效率。1.2减少学生的两极分化现象随着新教材的推广使用，越来越多的教师采用听说法、直接法、交际法等国外流行的教学法，给学生创造浓厚的英语氛围，以达到最佳的教学效果。教师舍弃运用母语使用全英语，许多英语教师在课堂上都尽可能少用母语，甚至一堂课从头到尾听不到一个汉字。其实每个学生，听、说、读、写的接受理解运用能力不尽相同。在课堂适当地运用母语是人性化教学的需要，对基础较差的学生有帮助，两极分化的现象会相对减少。1.3培养学生的语言转换能力英国语言学家MichaelSwan在谈到双语词典的作用时说："它所提供的只不过是个粗略的译词，但它给了学习者一个挂住新词的母语钩子。"也就是说，汉语译词可以帮助学习者记住相应的英语新词。这充分说明了母语在外语学习中的重要地位。基于农村学生的英语基础及从业方向，大多数学生是在国内生活，融入讲母语的环境中，需要作母语与英语的相互转换。在有限的教学时间内，与其赶鸭子上架似的用英语"聊"，不如培养学生迅速准确的进行英语和汉语两种语言的转换的能力。1.4提高英语教学效率在英语教学中，初学者在大量听的基础上，模仿、记忆、重复语言材料，以期形成自动化语言习惯和语感。该方法过分重视机械性训练，排斥和限制母语的使用，忽视母语对英语学习的正面作用。但实际中，不可避免地接触到一些语法概念，而这些英语语法术语通常较复杂、难记，学生在日常生活中很少运用。1.5提高综合能力母语在教学中的魅力也体现在综合学生其他能力来学习英语，提高学生综合素质能力。学习英语不是鹦鹉学舌，要在学习英语的过程中要认真听、要动口、动手、动脑，更多地运用智力因素来学习英语。适当地运用母语，能充分调动学生的各种学习能力，能够主动有效地接受新知识，并努力创造新知识；能够在复杂多变的环境中应付自如，具有处理文化差异的灵活性；能具有较强的国际理解力，形成两种文化的正确态度。2.母语对英语教学的负面影响2.1语音方面汉语是声调语言，靠声调辨义。英语是语调语言，靠语调辨义，英语的字词有长短音、重音、次重音，句子也有升降调之分。对于学习英语的中国学生来说，总会不自觉地用与英语语音相似的音来代替，或用汉语语调来代替英语语调。对两种语言中的一致性或相似性作出判断时，错误地在两者之间建立等同的关系。特别是刚开始学英语的人，总是会用找出读音相似的拼音以帮助记忆。2.2语法方面汉语语法对英语学习的影响也比较突出，主要体现在冠词用法、语序、时态等方面。在汉语中没有冠词，而在英语中对冠词的使用却十分繁杂，这使许多英语初学者特别是在口语表达中，学习者是受母语思维习惯的影响，直接把汉语翻译成英语表达出来的结果，经常忽略冠词。如果学习者单纯是根据汉语的思维习惯，那么，很可能造出的句子在一个句子中会同时出现几个谓语动词，甚至是没有谓语的现象。这也是在学习者中普遍存在的问题，会给读者或是听者造成很大的困扰。2.3文化方面不同民族有不同的文化和语言，一个民族的语言，是它特有文化的载体和沉淀，也是它传统的积累。语言的使用会受到文化的制约，他们的风俗习惯、传统和思维方式等都反映在语言之中。所以，中国学生学习英语时，会在某种程度上受本民族文化和语言的影响和干扰，往往会不自觉地把本民族的文化和语言搬到英语学习中去。3.英语教学中使用母语的策略母语对英语学习有着积极和消极两方面的影响，这种影响在学习过程中是不可避免的，所以在学习英语过程中必须认识到这种影响的双重作用。母语对英语学习有一定的积极作用，完全避开母语是不实际的也是没有必要的。英语学习者可以适当利用母语，有意识地对比分析母语和目的语之间的语言形式和文化背景，但也要避免母语的滥用。同时也要注意到其干扰，采取有效措施来避免其干扰。3.1进行汉英对比，分析异同在英语学习中，应当促进积极因素，减少避免消极因素。英汉对比的方法就是有效利用了母语对英语语音学习的积极因素，在英语语音学上使用这种方法能让学生在反复练习的基础上理解英语语音作为拼音文字的实质，纠正有缺陷的发音，逐步建立语感，进而提高记忆效率，增强听力。对母语和英语的音位系统和语法系统进行对比，对于外语学习者可能出现的错误和学习困难进行预测，从而建立起有效的学习方法。只有经常性地进行英汉对比，分析其异同点，学习者才能对英语的特征有更明确、更清晰的认识，不致于在应用时生搬硬套母语的语言规则的现象。3.2多使用英语，创造良好的语言环境由于我们不是生活在自然的外语环境中，所以只能尽量地创造一种外语环境。这就要求教师在课堂上尽量多使用英语，引导学生积极用英语思维，在真实的语言环境中掌握英语。如"让每面墙壁说话"，在学校创建丰富多彩的室内和室外装饰，营造校园的英语学习氛围，播放校园英语广播、电视节目，制作英语报刊杂志，营造积极的英语学习氛围。3.3熟悉文化差异，提高跨文化交际能力语言是文化的一部分，因此，不懂得文化的模式和准则，就不可能真正学到语言。"因此，学师应当不失时机地向学生介绍英汉之间在思维方式、语言表达、风俗习惯、历史背景等方面的不同，让学生重视英美文化背景知识的学习。不同的民族有不同的文化、各民族的文化既有个性又有共性。共性为跨文化交际提供依据和保障，个性却构成跨文化交际的障碍。学习英汉文化背景知识有助干消除交际障碍，拓宽视野，促进文化交流。总之，学好一门语言决不是一件一劳永逸的容易事，尤其作为一门外语。我们在日常的学习中必须有意识地注意协调各种因素的作用。利用母语的积极作用，促进我们英语语言的学习，同时避免其不利因素，提高我们英语语言的学习效率。1.精心的教学设计教学设计是每个教师在上课之前必须要做的一件事情，如果不进行教学设计，就不能很好地、有效地组织教学，就不能将自己的思想完全地传授给学生。每上完一节课后，或多或少都会留有遗憾，对教学设计的修改也是必要的。在设计学生的学习方式时，最重要的是要考虑如何能做到让学生自主学习。教师在设计教学过程时，可以将一些重点、难点知识设计成关键的问题，让学生思考、探究，去解决这些问题，比老师反复讲解的效果要好。课后，我又对自己的教案进行了重新修改。在引探准备中，主要复习一个物体运动的行程问题，回忆“路程、速度、时间”之间的关系，了解一个物体运动的特征，并联想行程问题中一些经常考虑的因素，为新课作准备。而第二个环节里，我将几个概念分散在每个细节的环节里，一个部分讲一个概念。首先，在准备题中，通过学生演示，解决“从两地出发、相向、同时”；然后，在填完表格后，设计几个问题解决“相遇”的概念；再通过表格里的数据让学生观察，回答问题来解决“相遇时间”；接着，带领学生一起总结“相遇问题”应用题的特征；最后，在学生自己解答例题的过程中，分析“相遇问题”的特点，来选择合适的算法进行解答，通过形象生动的演示，解决“速度和”的概念。这样以来，概念很清晰，相信学生也容易理解，不会混淆。2.面向全体学生班级授课制的课堂教学，以统一化的集体教学为特点，强调教学要求、教?W内容、教学进度、教学检测等方面的一致性。它以假设的全班学生知识基础和学习能力的一致性为前提，教学中就容易“一刀切”。一堂好课，首先应真正做到面向全体学生，让每个学生都在原有基础上得到最大可能的发展。面向全体学生，就意味着承认差异，因材施教。学生所处的文化环境、家庭背景和自身思维方式制约着学习的结果，由此而产生的差异将导致不同的学生表现出不同的数学学习倾向。承认学生的差异性，并不意味着搞“填平补齐”，而是在致力于绝大多数中等水平学生发展的同时，还要使那些在数学方面学有余力的优生脱颖而出，学有困难的学生学有所得，达到基本要求。真正做到面向全体学生，应依据教学内容的特点和班级学生的实际，改变以教师为中心的教师与学生个体或教师与学生群体的单一课堂交往模式，形成师生之间、生生之间多向交流、多边互动的立体结构；应有效地采用活动化、探索性的学习方式，通过合作、讨论、交流，发挥“学习共同体”的作用；应在练习层次上“上不封顶，下要保底”；应对某些特殊学生（特优或学困）给予特殊政策；应使课堂成为每一位学生充分发挥自己能力的舞台。3.转变思想，更新观念，做到以学生为主体为了在数学教育中实现我国培养全方面人才的目标，教师要解除传统观念的限制，开辟出新的教学之路。在现代教学中，教师要改变学生在课堂中的所扮演的角色，要从传统的被动听讲，转变为主动参与，让学生成为教学课堂中的“主角”。教师要开辟学生的思维空间，在课堂上要善于引导学生的思维，积极让学生展开互动，在课堂上对于学生所提出的问题要做出正确性的引导式作答，拓展学生的创新思维。让教师明白传统教学模式中的弊端，按着我国新课标的标准，培养学生多方面的能力，对于一个数学问题的解决，教师要运用多种方法方式予以解决，同时留下伏笔，给学生留有一定的思维空间。在课堂教学中，教师要留下一定的时间与学生展开互动，提倡学生对课堂上所讲述的教学内容进行激烈的讨论，提高教学效果。教师要积极学习倡导先进的教学理论，并将先进的教学理论应用到实际教学活动中，让学生切实的掌握学习方法，要用教师的主导作用充分向学生展现学习过程，显示学习方法的透明度，使学生在探求新知识的同时，学会获取知识的方法。4.授人以渔，培养学生独立学习能力数学教学，教师要善于钻研探索，教学生，要由学会到会学，这就要求注重如何在教师的“主导”作用下，诱导“主体”学会知识，并在此基础上由学会升华为会学，需要教师不断从教学中总结经验，探索教学技艺，从而达到学生快乐学习的目的。要知道，学生独立学习的能力非常关键，在学生的作业中最能反映出一个学生独立学习的能力。良好的独立习惯还有很多，比如说写作业及时、课前预先预习、自我检查学习情况、工整书写、有独特的分析能力等。独立能力可以培养学生的认真的学习态度，对学生整体素质的提高是一个推动。教师在日常教学中，对学生独立能力的培养要坚持不懈。数学家波利亚所说：“学习任何知识的最佳途径，是由学生自己去发现。因为这种发现理解最深，也最易掌握其中的内在规律和联系。”自学在教学中越来越明显，教师要挖掘学生的潜力。激发起学生的动力，挖掘出学生的天赋，要求和鼓励学生们勇于创新与实践。要让学生懂得自学，乐于探索、能够愉快地和同学们合作交流，在轻松愉快的学习过程中获得基本数学知识和技能，使他们认识到，数学知识来源于实践，而不是教师的硬性灌输。生物材料发展概况—近代

1588年黄金板修复颚骨1775年金属固定体内骨折1829年多种金属的动物实验发现金属铂对机体组织刺激最小1851年发明了天然橡胶的硫化方法开始用天然高分子硬橡木制作人工牙托和颚骨进行临床治疗1892年用硫酸钙填充骨缺损陶瓷材料植入人体的最早实例生物材料发展概况—现代

生物材料取得实质性进展

始于20世纪20年代生物材料的分类按材料性质分类按材料功能分类按材料来源分类按使用部位分类通常按材料性质分类金属材料

不锈钢钴基合金钛基合金等广泛应用于人工假体人工关节医疗器械非金属材料

无机材料 有机材料无机材料

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-磷酸三钙陶瓷等有机材料PMMA 聚乙交酯聚丙交酯 生物胶聚乳酸通常按材料性质分类高分子材料根据来源分天然和合成

天然 如多糖类、蛋白类

合成如硅橡胶、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复合材料不同种材料混合或结合克服单一材料缺点可获性能更优的材料按材料功能分类硬组织相容性材料用于关节牙齿及其他骨组织软组织相容性材料用于人工皮肤人工气管人工食道等血液相容性材料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用于吸收型缝合线药物载体愈合材料粘合剂及组织缺损用修复材料按材料来源分类自体组织如人体髂骨血管等同种异体器官及组织异种器官及组织天然生物材料动物骨胶原甲壳素珊瑚等人工合成材料人工合成的新型材料按使用部位分类

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以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及人工肺气体透过材料等对生物医用材料的基本要求良好的生物相容性良好的化学稳定性满足生物力学要求可灭菌可成型易加工生物相容性无毒无刺激无致畸致敏致突变或致癌在体内不被排斥无炎症无慢性感染不引起周围组织局部或全身性反应最好能与骨形成化学结合具有生物活性无溶血凝血反应等化学稳定性耐体液侵蚀不产生有害降解产物不产生吸水膨润软化变质自身不变化生物力学要求

足够的静态强度

如抗弯抗压拉伸剪切等有适当的弹性模量和硬度耐疲劳摩擦磨损其它要求良好的空隙度体液及组织易长入易加工成形使用操作方便消毒灭菌不变质等性能生物材料在骨科的应用不锈钢钴基合金钛合金记忆合金生物材料在骨科领域—

发展最迅速应用最广泛一、金属材料

不锈钢为铁基合金成本低在体内有腐蚀和组织反应等添加Mo可克服铬钝化膜在氧化环境中耐腐蚀性能如加Mo的316、317降低碳含量如使用超低碳的316L可防止晶间腐蚀.可用来制作人工关节和骨折内固定器等目前最常用于手术工具的制造

1、不锈钢加Mo的钴基合金耐腐蚀性是不锈钢如316的40倍钴铬钼合金的生物相容性超过铁铬镍和钴铬合金钴基合金的耐磨性是所有医用金属材料中最好的更适于体内的长期植入物用于人工关节接骨板骨钉等CoCrMo合金制股骨帽2、钴基合金骨科应用以纯钛和TC4(Ti-6Al-4V)为主强度不如钴基合金耐腐蚀性好与人体组织反应很弱钛合金的密度小弹性模量低接近于天然骨有良好的耐疲劳性能广泛用于制作人工关节接骨板骨螺钉髓内钉等3、钛基合金1951年美国首次报道Au-Cd（金-镉）合金具形状记忆效应目前已有20多种记忆合金其中镍钛合金临床上应用最大不同的温度下表现为不同的金属结构相

如低温时为单斜结构相高温为立方体结构相前者柔软可随意变形后者刚硬可恢复原形状并在形状恢复过程中产生较大的恢复力4、形状记忆合金脊椎矫正植入体特点奇特的形状记忆功能质轻磁性微弱强度较高耐疲劳性高回弹性和生物相容性好应用

人工关节骨折连接脊柱侧凸矫形等5、纯金属钽（Ta）良好生物相容性和可塑性无毒性独特的表面负电性使其具优良抗血栓性和生物相容性很高的抗缺口裂纹能力能和周围的新骨形成骨性结合植入软组织可依附在表面正常生长退火后的纯钽很软可加工成板带箔丝等主要用作接骨板骨螺钉钽网用于肌肉缺损修补钽丝和箔用于修补受损的神经肌腱由于钽资源少价格较高推广受限制生物陶瓷是经高温处理所成的无机非金属材料二、非金属材料（一）无机材料惰性生物陶瓷生物体内与组织反应很小

如氧化铝陶瓷用于人工关节活性生物陶瓷

生理环境下与组织界面形成化学键结合系骨性结合

如羟基磷灰石等陶瓷及生物活性玻璃生物活性微晶玻璃用于需骨长入的假体表面涂层人工植骨材料等可吸收生物陶瓷在生物体内逐渐降解被骨组织吸收

如磷酸三钙等多用于填充植骨材料分类及骨科应用高纯氧化铝生物陶瓷制备关节头无钒钛合金制备关节柄在柄部涂覆生物活性陶瓷涂层有效解决人工关节易磨损生物相容性不佳松动下沉等问题提高使用寿命可降解陶瓷药物载体植入骨病灶区可持续缓慢释放药物有效治疗骨结核骨肿瘤等且兼有补骨作用生物医用高分子材料分子量在几万至几百万如蛋白质棉毛木材松香橡胶塑料合成纤维按来源分天然和人工合成两种（二）有机材料天然高分子生物材料—胶原蛋白组织相容性好植入人体后无刺激性无毒性反应促进细胞增殖加快创口愈合并具可降解性可被人体吸收降解产物无毒副作用胶原凝胶—创伤敷料粉末—止血剂和药物释放系统纺丝纤维—人工血管人工皮人工肌腱外科缝线海绵—创伤敷料和止血剂等天然高分子生物材料—纤维蛋白主要来源于血浆蛋白具血液和组织相容性无毒副作用和其他不良影响临床已应用很久纤维蛋白粉末—止血剂可与抗菌素共用 充填慢性骨炎和骨髓炎手术后骨缺损纤维蛋白海绵—止血的填充物组织代用品商品名Bioplast—关节成型术合成高分子生物材料—硅橡胶平均分子量>40万有机硅弹性体的主要成分含有硅原子的特种合成橡胶的总称无毒无味生物相容性好耐生物老化抗凝血性较好长期植入体内物理性能下降甚微耐高温严寒(-90°-250°)良好的电绝缘性耐氧老化耐光老化防霉化学稳定性主要用于人工髓核DIAM合成高分子生物材料

—聚四氟乙烯（PTFE）又名泰氟隆（Teflon）最好的耐高温塑料—热塑性塑料结晶熔点327℃几乎完全是化学惰性的具自润滑性或非粘性不易被组织液浸润可做成膜状材料用于脊柱减压手术肌腱吻合手术等防粘连合成高分子生物材料

—聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具良好生物相容性耐老化性机械强度较高用于骨水泥可吸收内固定材料抗弯强度≥120MPa植入体内无需取出对组织无刺激能被人体完全吸收最终代谢为二氧化碳、水等适用于人体松质骨骨折截骨术和关节融合术的骨块（段）固定合成高分子生物材料—聚乳酸组织工程近年来新兴的多学科交叉生命科学目的是修复和再生受损组织或器官帮助恢复受损组织的功能提高生活质量解决器官短缺和免疫抑制等问题组织工程定义

利用工程学和生命科学基本原理开发能恢复维持或改善受损组织或器官功能的生物替代物综合了细胞生物学工程学材料学和临床医学领域用活细胞和细胞外基质或骨架构造一个新的功能化组织或器官

研究领域

新型聚合物的合成信号传导培养细胞的基因调节和移植有关的免疫问题等研制产品

包括软骨组织、腱组织、骨组织等生物材料的发展趋势

复合型两种以上材料混合或结合克服单一材料缺点

杂化型合成材料与生物体高分子材料或细胞的杂化

功能型在生理