擰進人體的釘子為什麽不需要取出？釘子的材料大科普
日常生活中，人們不可避免的會遭遇交通事故、工傷等各種意外事故，骨折等損傷發生的幾率也越來越高。當較為復雜的骨折發生，單純依靠在我修復無法完成時，為了減少骨折所致的傷殘率，最大限度的恢復人體功能，切開或閉合復位成為治療骨折的重要方法。
相聲演員張雲雷因為那次事故後張雲雷的身體也有壹定程度的受損，身上釘了上百只的釘子。在前壹段時間正在比賽的他因為要取出釘子，不得不要中途宣布退出比賽。
我們手術中采用的內固定物也有著舉足輕重的作用。這些內固定物按材料性質可分為金屬內固定物和生物可吸收材料。今天就為大家詳細科普壹下~
金屬固定材料在手術內、外固定物中應用極為廣泛，其作用舉足輕重。金屬內固定材料主要分為以下幾種。
1、醫用不銹鋼
不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能和綜合力學性能，是最早的應用與生物醫學的置入材料。其應用範圍極其廣泛，目前，醫用不銹鋼在骨科中主要用於人工關節的骨柄、骨折固定用的骨釘、骨板的制作，牙科中被用來制造義齒種植體、鑄造支架、矯形絲等，還可以用來制造心血管支架，醫療器材和手術器械等[1]。醫用不銹鋼按其組織結構可分為4類：馬氏體不銹鋼；鐵素體不銹鋼；沈澱硬化型不銹鋼；奧氏體不銹鋼。口前在臨床上常用的醫用不銹鋼材料為奧氏體不銹鋼316 L, 317 L等，其已經成為國際公認的外科置入體首選材料[2]。
2 、鈦合金
鈦合金因其強度高、耐腐蝕、生物相容性好，如今在臨床骨科上常用作人工關節、接骨板、髓內釘等金屬置入物的原料。純鈦由於強度不高、塑性不好、耐磨性差、量較高等原因，不能滿足生物醫學領域發展的需要，因此需要添加其他成分合成合金，以改善材料的綜合性能[3] 。
3、鈷基合金
估計合金的優點在於其有著良好的抗腐蝕性能、耐磨性能、抗熱疲勞性能，其導熱率較高、膨脹系數低、生物相容性好，彈性模量不隨強度變化而變化，因此作為已用金屬材料常用於制造體內負重的植入體，如人工關節、人工骨及內外固定物的制作。鈷基合金在人工關節方面的應用長達半個多世紀，其耐磨性是所有醫用金屬材料中最高的，但是其在體內由於磨損，金屬微粒進入體內，會引起組織的炎癥反應，造成術後假體松動率升高[4]
4、形狀記憶合金
記憶合金是壹種在設定溫度下具有形狀記憶功能同時又具有超彈性功能的新型功能材料。目前在生物醫學領域運用最多的是鎳鈦記憶合金。它從上世紀80年代應用於臨床，與其他合金相比有著抗腐蝕能力強、抗摩擦性能好，具有形狀記憶性和超彈性性能。鎳鈦記憶合金用於治療髕骨、踝骨、尺骨鷹嘴和肱骨小頭等關節不穩的骨折。雖然有著許多的優點，但其在壹些環境中會發生腐蝕現象，導致金屬離子進入體內引發毒性反應。
5.金屬鉭鈮
金屬鉭和鈮在元素周期表中位於VB族，因其熔點高、強度大、耐磨損、耐腐蝕的性質得到了廣泛的關註，在股骨頭缺血性壞死、脊柱融合和人工關節等領域得到了廣泛的應用。
總結：
到目前為止，金屬內固定板仍是使用最廣泛的內固定板材料，其強度高、易於保存、工藝成熟、成本較低，並可方便地改變形狀以適應骨的外形輪廊。但剛性金屬內固定板存在機械相容性和組織相容性缺陷，而且需要二次手術取出。
隨著科學技術的不斷發展，人們對骨折內固定板的質量也提出了更高的要求，為達到具有高的強度、無骨質疏松的愈合骨，避免二次手術的目的。
傳統不銹鋼內固定材料雖然在臨床上得到了廣泛的應用，但其材質畢竟為外援物質，，生物相容性並不理想，長期植入會有腐蝕、過敏、術後再次骨折骨質疏松等缺點，而且還需要經過二次手術取出，給患者造成的損傷較大。從1965年開始，人們嘗試用可吸收高分子材料代替傳統的金屬材料作骨折內固定裝置[5]。
1. 同種異體材料
同種異體材料包括骨塊、骨條、骨螺釘、骨籠等，經過處理後降低或消除抗原後進行機械加工成型，最後滅菌處理後應用於臨床。同種異體骨螺釘臨床首先應用於五官科手術中。現在也用於松質骨骨折內固定中。其優點在於力學強度不會降低，降解時間遠遠長於松質骨愈合時間，降解後可被宿主骨細胞完全替代[6]。但來源有限、價格昂貴並且存在排異的可能，因此在臨床上難以得到廣泛應用。
2. 聚乳酸材料
聚乳酸材料是壹種具有良好生物相容性和生物降解特性的聚合物，其降解的最終產物為CO2和H20，不會對生物體產生不良影響。在過去的幾十年中，聚乳酸材料被用作縫線、固定片、固定板、固定釘等，在動物身上進行試驗取得了良好的效果。聚乳酸材料的可降解特能夠避免患者進行二次手術，取出內固定物，但這壹優勢同時也帶來了壹定的問題，當其降解速率大於組織愈合的時間時，，如今聚乳酸材料所制成的內固定板已經應用在人體踝骨、髕骨、脛骨、肱骨、橈骨、鷹嘴骨和股骨頭等骨折的內固定[7],[8].
3. 碳纖維增強部分可吸收聚合物復合材料
碳纖維增強可吸收聚合物復合材料又稱為部分吸收的復合材料，它是在碳纖維增強非可吸收聚合物復合材料的基礎上發展起來的。由於碳纖維有著良好的生物相容性，因此同完全可吸收復合材料壹樣也無需二次手術取出固定物。碳纖維增強聚合物復合材料的界面是最薄弱的環節，界面是影響復合材料斷裂韌性和復合材料對生理環境相應特性的主要因素，也是決定復合材料對生理環境中機械性能耐久性的最主要因素。因此可對復合材料的表明進行塗覆來降低材料降解的速率和下降趨勢[可吸收內固定材料應用現狀]。整體來講，碳纖維增強聚合物復合材料的強度更高，彈性模量更大，疲勞性能良好，可用作骨折內固定板或釘，還可用做壹般非承重骨。但對於其組織反應以及是否可降解，學界仍存在爭議。
4. 生物降解陶瓷
生物降解陶瓷是壹種具有生物活性的“玻璃”，它的主要成分與骨骼類似，含有羥基磷灰、陶瓷，磷酸三鈣陶瓷等幾種材料。生物降解陶瓷主要用作填充、測量、診斷治療等。生物降解陶瓷與陶瓷類似，具有強度高、熱性能好，耐酸耐堿的優勢。另外由於與和骨骼的成分相似，它還具有良好的生物相容性、親和性，沒有排異反應穩定性高等優勢。生物降解陶瓷常被用作人造骨、人造關節、人造牙等。另外，由於生物陶瓷與自身骨質的硬度相似，因此還被用作骨水泥。
無論是金屬材料還是生物可吸收材料都有其無可替代的優點，臨床上，醫生會根據患者的損傷情況選擇最適合的材料進行手術，最大限度的恢復患者的肢體功能，減少致殘率，提高生活質量。
參考文獻
[1]鄭小平, 畢若傑, 王誌強. 骨折金屬內固定材料的研究進展[J]. 中國矯形外科雜誌, v.20;No.292(02):149-151.
[2]張輝, 戰德松, 孫曉菊, et al. 醫用不銹鋼材料的腐蝕、磨損及其生物相容性[J]. 中國組織工程研究與臨床康復(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]王銳英. 可吸收內固定材料應用現狀[J]. 華夏醫學, 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.