人工器官等醫(yī)學(xué)應(yīng)用

1、關(guān)于人工器官等醫(yī)學(xué)應(yīng)用第一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一） 分類根據(jù)不同的分類方法人工器官可以分為如下幾類：1）按功能分：（1）支持運(yùn)動(dòng)功能的人工器官，如人工關(guān)節(jié)、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌電控制人工假肢等。（2）血液循環(huán)功能的人工器官，如人工心臟及其輔助循環(huán)裝置、人工心臟瓣膜、人工血管、人工血液等。（3）呼吸功能的人工器官，如人工肺（人工心肺機(jī)）、人工氣管、人工喉等。（4）血液凈化功能的人工器官，如人工腎（血液透析機(jī)）、人工肺等。（5）消化功能的人工器官，如人工食管、人工膽管、人工腸等。第二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（6）排尿功能的人工器官，如人工膀胱、人工

2、輸尿管、人工尿道等。（7）內(nèi)分泌功能的人工器官，如人工胰、人工胰島細(xì)胞。（8）生殖功能的人工器官，如人工子宮、人工輸卵管、人工睪丸等。（9）神經(jīng)傳導(dǎo)功能的人工器官，如心臟起搏器、膈起搏器等。（10）感覺功能的人工器官，如人工視覺、人工聽覺（人工耳蝸）、人工晶體、人工角膜、人工聽骨、人工鼻等。（11）其他類，人工硬脊膜、人工皮膚等第三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2）按原理分：（1）機(jī)械式裝置（如人工心臟瓣膜、人工氣管、人工晶體等）（2）電子式裝置（如人工耳蝸、人工胰、人工腎、心臟起搏器等）3）按使用方式分：（1）植入式，如人工關(guān)節(jié)、人工心臟瓣膜、心臟起搏器。（2）體外式，如人工腎、

3、人工肺、人工胰。這些體外式人工器官實(shí)際上都是由電子控制的精密機(jī)械裝置。第四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1.人工心臟和人工心臟瓣膜人工心臟人工心臟是利用外在機(jī)械動(dòng)力作用把血液輸送到全身各器官以代替原有心臟功能的裝置。所用材料主要為高分子和金屬。高分子如聚酯用作人工心臟主體的制作，金屬材料如Ti合金主要作為心臟瓣膜、心室，其堅(jiān)固性、輕質(zhì)、表面光滑性非常適于人工心臟。血液相容性（血栓和溶血）及組織相容性（感染）等是人工心臟失效的常見問題，對瓣膜等材料進(jìn)行改性以提高其生物相容性 。二） 具體介紹第五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第一代人工心臟模型第六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作

4、于2022年6月此人工心臟命名為CHVAD，意思是新式輔助裝置的中國心 中國源創(chuàng)的微小型完全磁懸浮離心式人工心臟，在羊身上植入存活61天 第七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月人工心臟瓣膜：可植入心臟內(nèi)代替原有天然心臟瓣膜（主動(dòng)脈瓣、肺動(dòng)脈瓣、三尖瓣、二尖瓣），能使血液單向流動(dòng)，具有天然心臟瓣膜功能的人工器官。主要分為機(jī)械瓣，人體組織瓣，動(dòng)物組織瓣等。人體組織瓣的應(yīng)用有兩種：同種異體移植：將一個(gè)瓣膜從一個(gè)人移植到另一個(gè)人。自身移植：從本人的一個(gè)部位移植到另一個(gè)部位。應(yīng)用最多的自身移植是將肺動(dòng)脈瓣移植到主動(dòng)脈瓣，稱為Ross手術(shù)。圖5-7 生物組織瓣膜實(shí)物圖第八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作

5、于2022年6月幾種常用的人工心臟瓣膜第九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月機(jī)械瓣膜材料的選用選用Ti合金、不銹鋼、熱解碳、陶瓷、聚氨酯等材料。為防止血栓，在金屬瓣膜上采用表面改性技術(shù)涂覆熱解碳。由于銀離子能抗菌，也正在研究將銀離子注入熱解碳涂層中，提高材料的抗菌性能。第十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 人工腎（人工透析機(jī)）定義：又稱人工透析機(jī)，一種透析治療設(shè)備，是用人工方法模仿人體腎小球的過濾作用，在體外循環(huán)的情況下，去除人體血液內(nèi)過剩的含氮化合物、新陳代謝產(chǎn)物或逾量藥物等，調(diào)節(jié)水和電解質(zhì)平衡，以使血液凈化的一種高技術(shù)醫(yī)療儀器。原理：應(yīng)用的膜分離技術(shù)原理，需從病人動(dòng)脈

6、將血液引流出來，在人工腎經(jīng)過透析后再從靜脈輸入病人體內(nèi)。組成：血液凈化系統(tǒng)（透析器）、透析液供給系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)三部分透析器是人工腎的核心部分，現(xiàn)有用于透析器的膜材料主要有用化學(xué)方法從棉花中提取的再生纖維素和改良纖維素，以及一些高分子聚合物如聚丙烯睛、聚酰胺、乙烯乙烯醇共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯等。第十一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 人工肝（人工肝支持系統(tǒng)）又稱人工肝支持系統(tǒng)，就是一種利用血液凈化技術(shù)暫時(shí)替代肝臟功能，使肝細(xì)胞得以恢復(fù)再生。人工肝分為三類：非生物類、生物類、混合類。第十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月人工肝技術(shù)是一整套包含血漿置換、血液透析、血液濾

7、過、血液/血漿灌流、分子吸附循環(huán)系統(tǒng)、連續(xù)性血液凈化治療等方法聯(lián)合應(yīng)用治療重型肝炎的技術(shù)和治療方法。臨床醫(yī)生根據(jù)患者病情選擇單用或聯(lián)合應(yīng)用以上技術(shù)。出現(xiàn)的問題：凝血：表現(xiàn)為灌流器凝血和留置管凝血等 。可對血細(xì)胞造成機(jī)械性破壞，以致于人工肝治療后血細(xì)胞明顯下降，尤其以血小板為甚 。出血：進(jìn)行人工肝治療的患者多有凝血功能障礙，再予藥物抗凝，部分患者可出現(xiàn)出血的并發(fā)癥 第十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 人工胰腺一種由微機(jī)控制的機(jī)械裝置，其原理是用人工方法取代正常胰腺的內(nèi)分泌，以補(bǔ)充胰島素的分泌不足。分類：體外型、半生物型、植入型人工胰。胰島素泵第十四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2

8、022年6月糖尿病是體內(nèi)缺乏胰島素分泌的結(jié)果。血液中血糖過高時(shí)，胰臟分泌胰島素，胰島素促進(jìn)蒲萄糖進(jìn)入肌肉細(xì)胞和其他組織中并降低血液中葡萄糖水平。胰島素欠缺分為產(chǎn)生不足（I型糖尿?。号c免疫系統(tǒng)有關(guān)，可能源于遺傳，可注射胰島素治療）和失效（II型糖尿病，胰島素仍在產(chǎn)生但是數(shù)量不夠或身體對其有抵抗力，常見肥胖病人，）第十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月5. 人工耳蝸又稱電子耳蝸，或人工電子耳，是模擬人體耳蝸生理功能的電子裝置。由體內(nèi)和體外兩部分組成。它能將通過外耳傳入的聲能轉(zhuǎn)換成電能，通過植人鼓階、圓窗或耳囊內(nèi)的電極，直接刺激耳蝸內(nèi)殘余的聽神經(jīng)纖維，使聾人產(chǎn)生聽覺。第十六張，PPT共三十

9、二頁，創(chuàng)作于2022年6月6. 人工皮膚一種創(chuàng)面保護(hù)性覆蓋材料，主要用于受創(chuàng)傷皮膚的治療傳統(tǒng)人工皮膚由合成纖維制成的，而新型人工皮膚采用血清蛋白質(zhì)對甲殼素微細(xì)纖維進(jìn)行處理，以提高其吸附性，然后將甲殼素纖維切成長度為5- 15mm的短纖維，用水作分散劑，用聚乙烯醇作粘合劑制成非織造布，并切成適當(dāng)大小，包裝滅菌供臨床使用。甲殼素人工皮膚耐溶解性強(qiáng)，便于表皮細(xì)胞長入，愈后不發(fā)生粘連，具有止血鎮(zhèn)痛的功效，并能抑制微生物菌類的繁殖，促進(jìn)傷口愈合。圖5-10 用于創(chuàng)傷覆蓋的人工皮膚第十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月7. 人工肺定義：又稱氧合器，是指用來取代人體肺功能，用于血?dú)饨粨Q，調(diào)節(jié)血內(nèi)氧

10、氣和二氧化碳含量的裝置。分類：靜立垂屏式人工肺、轉(zhuǎn)碟式人工肺、鼓泡式人工肺、膜肺。膜肺的設(shè)計(jì)原理不同于前三者，其主要依據(jù)仿生原理按照肺泡氣體彌散生理功能設(shè)計(jì)的；前三種人工肺中血液與氧氣直接接觸，而膜肺中血液和氧氣由薄膜隔開，一側(cè)通靜脈血，另一側(cè)通純氧。第十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)展：第一個(gè)膜肺出現(xiàn)于1955年，膜材料用的是聚氯乙烯。真正實(shí)用的膜肺出現(xiàn)于1960年，膜材料為硅橡膠。膜肺的大發(fā)展是在1980年以后，出現(xiàn)了各種高分子聚合物材料制成的各種形式的膜肺。20世紀(jì)80年代，我國的鼓泡式氧合器和聚丙烯中空纖維管型膜肺均研制成功。聚合物材料：聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、

11、聚四氟乙烯、醋酸纖維素、乙基纖維素、硅橡膠等膜肺的結(jié)構(gòu)形式：平板型、中空纖維管型、液膜型（用氟碳化合物）和透析型第十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月8. 心臟起搏器定義：一類在心肌收縮發(fā)生障礙時(shí)，可以通過外部電脈沖刺激心臟使其正常工作的電子器械。分類：體外式和體內(nèi)埋植式兩種體外式：使用方法簡單，在緊急情況下使用，對患者進(jìn)行搶救非常方便。還可根據(jù)患者的狀況變換心搏數(shù)。但是如果長期使用，在放置電極的部位容易發(fā)生感染。體內(nèi)埋植式：將起博器植入病人腹部或腋窩皮下，對長期使用者非常方便，但起搏器心搏數(shù)固定也會(huì)帶來各種問題。近年來已經(jīng)研制出可以變動(dòng)心搏數(shù)的誘導(dǎo)型起搏器。電極和接收器植于體內(nèi)，用

12、發(fā)送器在體外控制，這樣便可以根據(jù)情況變更心搏數(shù)。圖5-11 常見的心臟起搏器示意圖第二十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 醫(yī)用粘合劑作用：在外科手術(shù)中，醫(yī)用膠粘劑用于某些器官和組織的局部粘合和修補(bǔ)；手術(shù)后縫合處微血管滲血的制止骨科手術(shù)中骨骼、關(guān)節(jié)的結(jié)合與定位；齒科手術(shù)中用于牙齒的修補(bǔ)等。在計(jì)劃生育領(lǐng)域中,醫(yī)用膠粘劑更有其它方法無可比擬的優(yōu)越性：用膠粘劑粘堵輸精管或輸卵管，既簡便、無痛苦，無副作用，必要時(shí)還可以很方便地重新疏通。第二十一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1）理想的醫(yī)用粘合劑應(yīng)該具備以下條件：（1）在有水的組織液的條件下也能進(jìn)行膠接；（2）常溫常壓下能與組織快

13、速膠接； (3）在固化的同時(shí)，能與組織產(chǎn)生較大膠接強(qiáng)度； (4）不顯示毒性，不致突變，不致畸，不致癌； (5）不妨礙生物體組織的自身愈合； (6）本身無菌且能抑菌； (7）固化后膠體具彈性或韌性； (8）呈單組分液態(tài)或糊狀，不含非水溶劑(9）在組織內(nèi)可逐漸降解吸收、排泄； (10）常溫下易于儲(chǔ)存，用前不需要調(diào)配。第二十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2) 醫(yī)用粘合劑的分類從醫(yī)用膠粘劑的使用對象和性能要求：齒科用膠粘劑和外科用(或體內(nèi)用)膠粘劑按照用途：軟組織用膠粘劑,牙科用膠粘劑,骨水泥和皮膚用膠粘劑等(1) 軟組織用膠粘劑 -氰基丙烯酸酯粘合劑 由于-碳原子上CN、COOR等極性

14、基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)，-位的碳原子有很強(qiáng)的吸電性，在微量陰離子存在下就能產(chǎn)生瞬間聚合反應(yīng)，同時(shí)使聚合體形成多極性中心，為與粘接對象產(chǎn)生界面粘接力提供條件。特點(diǎn)：在生物體組織上聚合速度最快，單組分、液態(tài)、無溶劑、室溫固化、固化速度快、粘接強(qiáng)度高等特點(diǎn)。目前，國外該膠粘劑品種有Adhere、Cyanobond、Eastman910、等。國內(nèi)比較有名的有504止血膠(主膠為-氰基丙烯酸正丁酯)、508醫(yī)用膠粘劑(主膠為-氰基丙烯酸正辛酯)等第二十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 血纖維蛋白粘合劑 主要成分：濃縮的血纖維蛋白原、凝血酶、血液凝固第VIII因子、抑肽酶等。特點(diǎn)：利用二次止血原理的生

15、理功能性粘合劑，粘合不受血小板減少等血液凝固障礙的影響，不需加熱加壓，固化比較迅速。粘合不受水分的影響，同組織的親和性好，并可適度吸收。主要用于軟組織手術(shù)創(chuàng)傷部位的止血，神經(jīng)、胰血管的粘合等。發(fā)展：早在1909年就有人研究嘗試從血液中提取凝血物質(zhì)用于止血。1972年奧地利開發(fā)成功粘合劑“FS”用于神經(jīng)修復(fù)，英國Kumanote大學(xué)醫(yī)院為了提高胰管和空腸的吻合效果，在手述中使用了該粘合劑。 第二十四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 硬組織用粘合劑 牙科粘合劑 牙科治療和修復(fù)應(yīng)用的粘接材料：粘固劑、合成粘合劑和復(fù)合樹脂。 作用：固定修復(fù)，或正畸矯治器及附件等的粘固，窩洞的基襯和暫時(shí)

16、充填。 第二十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)展：傳統(tǒng)的粘固劑屬于無機(jī)類材料，俗稱水門汀，例如磷酸鋅等。近代發(fā)展了含有機(jī)化物的改性材料，如丁香油、聚羧酸、玻璃離子體等。20世紀(jì)30年代德國曾推出以甲基丙烯酸甲酯（MMA）為主體的粘接材料，用作正畸治療和松動(dòng)牙固定。50年代美國開發(fā)-氰基丙烯酸酯類快速粘合劑，用于牙齦切除、拔牙等手術(shù)傷口的止血和粘接，以代替縫合，作牙周敷料治療口腔潰瘍以及正畸領(lǐng)間牽引松動(dòng)牙固定等方面。 70年代以后，開發(fā)了能與牙齒形成某種化學(xué)性聯(lián)結(jié)的粘合劑，其中4-META和phenyl-p，已被廣泛用作配制粘合劑。第二十六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月

17、 骨組織用粘合劑 通常人工骨和人工關(guān)節(jié)與骨組織的接合，采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥，由于其單體易引起細(xì)胞毒性反應(yīng)，骨水泥與骨組織界面有纖維組織生長，形成厚的結(jié)合組織膜，同時(shí)伴有血壓下降、聚合物的熱效應(yīng)對骨水泥四周產(chǎn)生損傷，以及結(jié)合力不充分等問題。近年來磷酸鈣系骨水泥越來越引起重視。作用是使埋入骨內(nèi)的材料表面活化，使在材料表面上形成的骨組織與骨直接結(jié)合。 羥基磷灰石或定向玻璃陶瓷等，反應(yīng)層薄、界面結(jié)合力或機(jī)械強(qiáng)度好，有利于臨床應(yīng)用。第二十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 藥用高分子材料1 概述定義：一類人工合成的用于一定治療目的的功能高分子。根據(jù)藥用高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

18、及用途分為：有藥理活性的高分子藥物、藥物載體用高分子材料、高分子薄膜包衣及控釋膜材料、常規(guī)醫(yī)藥包裝用高分子材料等。其中前三種材料均參與構(gòu)成藥劑，即形成高分子藥物制劑，由此在充分合理地發(fā)揮藥效的同時(shí)，盡可能避免或減低副作用。第二十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2 藥用高分子材料與低分子藥物制劑相比，高分子藥物制劑一般具有低毒、高效、緩釋、長效、可定點(diǎn)釋放等優(yōu)點(diǎn)。通常具備如下條件：1)高分子藥物制劑本身及其分解產(chǎn)物應(yīng)當(dāng)無毒，不會(huì)引起炎癥和組織變異反應(yīng)，無致癌性；2) 在進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)時(shí)不會(huì)引起血栓；3)具有一定的水溶性，能夠在體內(nèi)水解出具有藥理活性的基團(tuán)；4) 能夠有效到達(dá)病灶處，并積累一定濃度；5)口服藥劑的高分子殘基能通過排泄系統(tǒng)排出體外；通過導(dǎo)入方式進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的藥物，則要求聚合物主鏈易于降解，使之有可能排出體外或被人體吸收。第二十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 有藥理活性的高分子藥物有藥理活性的高分子藥物本身具有藥理作用，通常在斷鏈后即失去藥性，是真正意義上的高分子藥物。2. 藥物載體用高分子材料之所以有藥物載體用高分子材料是因?yàn)榈头肿铀幬镌隗w內(nèi)的新陳代謝一般速度很快，半