1.1. 使用材料
骨科植入物材料的選擇對(duì)其性能、壽命和生物相容性至關(guān)重要。主要材料類別包括金屬、陶瓷和聚合物，每種材料都提供獨(dú)特的性能組合，以滿足特定的臨床應(yīng)用需求。材料的選擇取決于植入物的預(yù)期功能，無(wú)論是置換關(guān)節(jié)、修復(fù)骨折，還是作為骨再生的支架。例如，髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)置換等承重應(yīng)用需要具有卓越機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性的材料，而需要與骨骼整合的應(yīng)用則優(yōu)先考慮能促進(jìn)骨整合的材料。生物材料科學(xué)的持續(xù)發(fā)展不斷擴(kuò)大了可用材料的范圍，重點(diǎn)日益轉(zhuǎn)向能夠主動(dòng)參與愈合過程并適應(yīng)人體生理環(huán)境的材料。這導(dǎo)致了先進(jìn)復(fù)合材料和生物活性材料的開發(fā)，這些材料提供了超越傳統(tǒng)機(jī)械支撐要求的功能增強(qiáng)。
金屬生物材料是現(xiàn)代骨科手術(shù)的基石，因其高機(jī)械強(qiáng)度、耐用性和抗疲勞性而備受推崇。鈦及其合金，尤其是 Ti-6Al-4V，因其優(yōu)異的生物相容性和耐腐蝕性而成為應(yīng)用最廣泛的材料之一。鈦植入物表面形成穩(wěn)定的粘附氧化層，提供一層鈍化膜，保護(hù)底層金屬免受降解，并最大限度地減少潛在有害離子向周圍組織的釋放。這一特性，加上相對(duì)于其他金屬較低的楊氏模量，降低了應(yīng)力屏蔽的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)力屏蔽是指植入物承擔(dān)過多生理負(fù)荷，導(dǎo)致骨吸收和植入物松動(dòng)。然而，人們對(duì)鋁和釩（Ti-6Al-4V 中的合金元素）的長(zhǎng)期影響表示擔(dān)憂，這促使了對(duì)具有更生物相容性成分的替代鈦合金的研究。
鈷鉻（Co-Cr）合金是另一類廣泛用于骨科應(yīng)用的金屬生物材料，尤其適用于經(jīng)歷高磨損的關(guān)節(jié)置換部件，如髖關(guān)節(jié)置換中的股骨頭。這些合金表現(xiàn)出卓越的耐磨性和高強(qiáng)度，使其成為關(guān)節(jié)面的理想選擇。然而，它們的高剛度（表現(xiàn)為高楊氏模量）可能導(dǎo)致應(yīng)力屏蔽，并且存在對(duì)鎳（常作為合金元素存在）潛在過敏反應(yīng)的擔(dān)憂。不銹鋼雖然在骨科手術(shù)史上具有重要意義，但由于其易腐蝕性和鎳相關(guān)過敏反應(yīng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)已較少用于永久性植入物。它仍用于臨時(shí)固定裝置，如骨折修復(fù)用的接骨板和螺釘，其較低的成本和易于加工的特性是其優(yōu)勢(shì)。
陶瓷生物材料，如氧化鋁（Al?O?）和氧化鋯（ZrO?），以其卓越的硬度、高抗壓強(qiáng)度和優(yōu)異的耐磨性為特點(diǎn)，使其成為關(guān)節(jié)置換關(guān)節(jié)面的理想選擇。它們的化學(xué)惰性和生物相容性最大限度地降低了不良組織反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，其光滑、拋光的表面在與聚乙烯或其他陶瓷對(duì)磨時(shí)能產(chǎn)生非常低的摩擦和磨損率。這使其在髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)置換中得到廣泛應(yīng)用，其中長(zhǎng)期磨損性能是植入物壽命的關(guān)鍵因素。陶瓷的主要局限性是其脆性和低斷裂韌性，使其在拉伸或沖擊載荷下容易發(fā)生災(zāi)難性失效。這在歷史上限制了它們?cè)诓怀惺茱@著彎曲或扭轉(zhuǎn)載荷的應(yīng)用中的使用。加工和材料設(shè)計(jì)的最新進(jìn)展，例如氧化鋯增韌氧化鋁（ZTA）復(fù)合材料的開發(fā)，提高了陶瓷的斷裂韌性，擴(kuò)展了其在骨科中的潛在應(yīng)用。
羥基磷灰石（HA）是一種磷酸鈣陶瓷，是一種生物活性材料，與天然骨的礦物質(zhì)成分非常相似。與氧化鋁和氧化鋯等生物惰性陶瓷不同，HA 可以與骨組織形成直接的化學(xué)鍵合，這一過程稱為骨整合。這一特性使其成為涂覆金屬植入物（如鈦髖關(guān)節(jié)柄）以增強(qiáng)其與周圍骨骼整合性的優(yōu)異材料。HA 涂層充當(dāng)新骨生長(zhǎng)的支架，促進(jìn)植入物與宿主組織之間形成強(qiáng)大而穩(wěn)定的界面。雖然純 HA 太脆無(wú)法用作塊狀結(jié)構(gòu)材料，但其生物活性也使其用于骨移植替代物和作為骨修復(fù)再生復(fù)合材料中的填充物。HA 促進(jìn)骨長(zhǎng)入的能力是許多骨科植入物長(zhǎng)期穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。
聚合物生物材料提供廣泛的性能，可根據(jù)特定的骨科應(yīng)用進(jìn)行定制，從高強(qiáng)度、耐磨的承載面到用于組織工程的柔性、可生物吸收支架。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是骨科中使用最廣泛的聚合物，用作髖、膝和肩關(guān)節(jié)置換中的承載面。其高耐磨性和低摩擦系數(shù)使其成為與金屬或陶瓷部件對(duì)磨的理想材料。聚乙烯隨著時(shí)間的推移仍會(huì)發(fā)生磨損，產(chǎn)生可能引發(fā)炎癥反應(yīng)的微小顆粒，導(dǎo)致骨溶解（骨丟失）并最終導(dǎo)致植入物松動(dòng)。這推動(dòng)了高度交聯(lián)聚乙烯（HXLPE）的發(fā)展，與傳統(tǒng)的 UHMWPE 相比，其耐磨性顯著提高，從而延長(zhǎng)了關(guān)節(jié)置換的壽命。
聚醚醚酮（PEEK）是一種高性能熱塑性聚合物，在骨科應(yīng)用中日益突出，特別是在脊柱植入物中。其主要優(yōu)點(diǎn)包括接近皮質(zhì)骨楊氏模量的彈性模量，有助于減少應(yīng)力屏蔽，以及優(yōu)異的生物相容性和射線可透性，便于術(shù)后清晰成像。PEEK 常用于脊柱椎間融合器，其彈性特性有利于與周圍骨骼分擔(dān)負(fù)荷。碳纖維增強(qiáng) PEEK（CFR-PEEK）被開發(fā)出來(lái)以增強(qiáng)聚合物的機(jī)械強(qiáng)度，使其適用于需要更高承載能力的應(yīng)用。通過增強(qiáng)和其他技術(shù)改性 PEEK 性能的能力使其成為適用于各種骨科應(yīng)用的多功能材料。
1.2. 制造工藝
骨科植入物的制造已顯著發(fā)展，受對(duì)更高精度、定制化和生產(chǎn)復(fù)雜幾何形狀能力的驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的制造方法（如機(jī)械加工）多年來(lái)一直是該行業(yè)的主要手段，但增材制造（AM）或稱 3D 打印的出現(xiàn)為植入物設(shè)計(jì)和生產(chǎn)開辟了新的可能性。制造工藝的選擇通常取決于所使用的材料、植入物設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及所需的生產(chǎn)量。例如，金屬植入物通常使用機(jī)械加工或增材制造生產(chǎn)，而聚合物植入物通常使用注塑或機(jī)械加工生產(chǎn)。制造工藝直接影響植入物的最終性能，包括其表面粗糙度、尺寸精度和機(jī)械強(qiáng)度。因此，它是骨科植入物整體設(shè)計(jì)和開發(fā)的關(guān)鍵方面。
傳統(tǒng)機(jī)械加工，包括銑削、車削和磨削等工藝，幾十年來(lái)一直是制造骨科植入物的主要方法。這些減材工藝涉及從所需生物材料的實(shí)心塊或坯料上去除材料，以形成最終的植入物形狀。機(jī)械加工是一種成熟且高精度的制造方法，能夠生產(chǎn)公差嚴(yán)格、表面光潔度優(yōu)異的植入物，這對(duì)于髖關(guān)節(jié)置換中的錐度連接等部件的正確配合和功能至關(guān)重要。然而，機(jī)械加工是一個(gè)相對(duì)緩慢且耗材的過程，并且生產(chǎn)模仿骨骼復(fù)雜幾何形狀的自由形狀（如自由曲面）可能具有挑戰(zhàn)性且成本高昂。鈦和鈷鉻合金等高強(qiáng)度和硬質(zhì)材料的加工也帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)，需要專門的切削工具和技術(shù)才能達(dá)到預(yù)期效果。盡管存在這些限制，機(jī)械加工對(duì)于許多類型的骨科植入物（尤其是幾何形狀相對(duì)簡(jiǎn)單的植入物）仍然是至關(guān)重要的制造工藝。
增材制造（AM）或稱 3D 打印，已成為骨科植入物領(lǐng)域的一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，提供了前所未有的設(shè)計(jì)自由度和創(chuàng)建患者特異性器械的能力。選擇性激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）等 AM 工藝，通過逐層熔融金屬粉末床來(lái)構(gòu)建植入物，從而可以創(chuàng)建傳統(tǒng)機(jī)械加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)。這種能力對(duì)于骨科應(yīng)用尤其有價(jià)值，因?yàn)樗軌蛟O(shè)計(jì)出具有模仿小梁骨力學(xué)性能的晶格結(jié)構(gòu)的植入物。這些多孔結(jié)構(gòu)不僅降低了植入物的剛度，減輕了應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，還為骨長(zhǎng)入提供了支架，促進(jìn)強(qiáng)大的骨整合和長(zhǎng)期穩(wěn)定性?；卺t(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)（如 CT 掃描）創(chuàng)建患者特異性植入物是 AM 的另一主要優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)完美的解剖學(xué)匹配并改善手術(shù)效果。AM 在骨科中的應(yīng)用正在迅速擴(kuò)大，應(yīng)用范圍從定制的顱骨板和脊柱融合器到患者特異性關(guān)節(jié)置換。
1.3. 關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性與創(chuàng)新
骨科植入物的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜且多學(xué)科的領(lǐng)域，它整合了生物力學(xué)、材料科學(xué)和生物學(xué)原理，以創(chuàng)建能夠恢復(fù)功能并改善患者生活質(zhì)量的器械。關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性不斷發(fā)展，其驅(qū)動(dòng)力是對(duì)植入物與宿主組織相互作用的更深入理解，以及制造技術(shù)的進(jìn)步。植入物設(shè)計(jì)的創(chuàng)新集中于改善長(zhǎng)期性能、減少并發(fā)癥，并實(shí)現(xiàn)更個(gè)性化和微創(chuàng)的手術(shù)程序。這包括開發(fā)針對(duì)個(gè)體解剖結(jié)構(gòu)量身定制的患者特異性植入物（PSIs）、使用先進(jìn)材料和表面改性促進(jìn)骨整合，以及集成可以監(jiān)測(cè)植入物及周圍組織健康狀況的智能技術(shù)。這些創(chuàng)新正在改變骨科領(lǐng)域，為廣泛的肌肉骨骼疾病帶來(lái)更有效和持久的解決方案。
患者特異性植入物（PSIs）的概念代表了骨科手術(shù)的范式轉(zhuǎn)變，從“一刀切”的方法轉(zhuǎn)向更個(gè)性化和精確的治療策略。得益于醫(yī)學(xué)成像、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和增材制造的進(jìn)步，PSIs 被設(shè)計(jì)為完美匹配個(gè)體患者的獨(dú)特解剖結(jié)構(gòu)。這是通過將 CT 或 MRI 掃描轉(zhuǎn)換為患者骨骼的 3D 數(shù)字模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的，然后該模型被用來(lái)設(shè)計(jì)精確貼合缺損或關(guān)節(jié)間隙的植入物。這種方法的優(yōu)點(diǎn)眾多，包括改善的匹配度和功能、縮短手術(shù)時(shí)間以及更好地保護(hù)健康的骨骼和組織。PSIs 在復(fù)雜病例中尤其有價(jià)值，例如翻修關(guān)節(jié)置換、腫瘤切除和顱面重建，其中標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成植入物可能無(wú)法提供足夠的解決方案。按需創(chuàng)建定制植入物的能力是增材制造的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)正迅速成為現(xiàn)代骨科實(shí)踐中不可或缺的一部分。
植入物表面及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在促進(jìn)骨整合（植入物與周圍骨骼之間的直接結(jié)構(gòu)和功能連接）方面起著至關(guān)重要的作用。該領(lǐng)域最重要的創(chuàng)新之一是使用晶格結(jié)構(gòu)，這是一種利用增材制造技術(shù)創(chuàng)建的多孔三維網(wǎng)絡(luò)。這些晶格旨在模仿小梁骨的架構(gòu)，具有相互連通的孔隙，允許骨組織長(zhǎng)入和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸。晶格的力學(xué)性能（如剛度和強(qiáng)度）可以通過調(diào)整孔徑大小、支柱厚度和整體幾何形狀來(lái)精確控制。這使得可以創(chuàng)建剛度與周圍骨骼密切匹配的植入物，有助于減少應(yīng)力屏蔽并促進(jìn)更自然的負(fù)荷傳遞。晶格結(jié)構(gòu)的使用已被證明能顯著增強(qiáng)骨科植入物的骨整合，從而改善長(zhǎng)期穩(wěn)定性并降低植入物失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
將智能材料和傳感器集成到骨科植入物中是一個(gè)新興領(lǐng)域，有潛力徹底改變術(shù)后護(hù)理和植入物性能的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。智能材料是指能夠響應(yīng)環(huán)境變化（如溫度、pH 值或機(jī)械應(yīng)力）的材料。鎳鈦諾等形狀記憶合金可用于創(chuàng)建植入后改變形狀的植入物，提供更穩(wěn)固的貼合。將傳感器集成到植入物中允許實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種參數(shù)，例如植入物上的負(fù)荷、周圍組織的溫度以及感染的存在。這些數(shù)據(jù)可以無(wú)線傳輸給臨床醫(yī)生，提供有關(guān)愈合過程的有價(jià)值信息，并允許早期發(fā)現(xiàn)潛在并發(fā)癥。雖然仍處于發(fā)展的早期階段，但智能材料和傳感器在骨科植入物中的應(yīng)用在改善患者預(yù)后和減少翻修手術(shù)需求方面具有巨大前景。
1.4. 性能特性
骨科植入物的性能根據(jù)一系列決定其安全性、有效性和長(zhǎng)期耐久性的特性進(jìn)行評(píng)估。這些特性是所用材料、所采用的制造工藝以及植入物設(shè)計(jì)的直接結(jié)果。關(guān)鍵性能指標(biāo)包括機(jī)械強(qiáng)度和耐久性、生物相容性和骨整合性以及耐磨性。理想的骨科植入物應(yīng)足夠堅(jiān)固以承受身體的生理負(fù)荷而不失效，具有生物相容性以避免不良組織反應(yīng)，并且能夠與周圍骨骼整合以提供長(zhǎng)期穩(wěn)定性。此外，對(duì)于關(guān)節(jié)置換應(yīng)用，植入物必須耐磨損以防止產(chǎn)生可能導(dǎo)致炎癥和骨丟失的碎屑。骨科植入物領(lǐng)域的持續(xù)研發(fā)專注于優(yōu)化這些性能特性，以創(chuàng)造能夠持續(xù)一生并改善患者生活質(zhì)量的器械。
骨科植入物的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性對(duì)其成功至關(guān)重要，因?yàn)樗仨毮軌虺惺苋粘；顒?dòng)中顯著且重復(fù)的負(fù)荷而不失效。骨科植入物中使用的材料（如鈦合金和鈷鉻合金）因其高強(qiáng)度和抗疲勞性而被選用。疲勞失效（材料在反復(fù)循環(huán)載荷下失效）是骨科植入物的一個(gè)主要問題，特別是在關(guān)節(jié)置換等高應(yīng)力應(yīng)用中。植入物的設(shè)計(jì)在其機(jī)械性能中也起著關(guān)鍵作用，光滑過渡和圓角等特征有助于減少可能引發(fā)裂紋的應(yīng)力集中。制造過程必須仔細(xì)控制以避免缺陷（如孔隙或夾雜物），這些缺陷可能成為應(yīng)力集中點(diǎn)并損害植入物的強(qiáng)度。骨科植入物的長(zhǎng)期耐久性是材料特性、設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量之間復(fù)雜的相互作用，是決定器械壽命的關(guān)鍵因素。
生物相容性是指材料在宿主中執(zhí)行其預(yù)期功能而不引起任何不良局部或全身效應(yīng)的能力。對(duì)于骨科植入物，這意味著材料不應(yīng)具有毒性、致癌性或致敏性，并且不應(yīng)引發(fā)顯著的炎癥反應(yīng)。植入物的表面對(duì)于生物相容性尤為重要，因?yàn)樗侵踩胛锱c生物環(huán)境之間的界面。表面改性（如羥基磷灰石或其他生物活性材料的涂層）可用于增強(qiáng)植入物的生物相容性并促進(jìn)骨整合。骨整合是植入物與周圍骨骼之間的直接結(jié)構(gòu)和功能連接，對(duì)于許多骨科植入物（尤其是那些非骨水泥固定的植入物）的長(zhǎng)期穩(wěn)定性至關(guān)重要。骨整合過程受多種因素影響，包括植入物的材料、其表面形貌和化學(xué)性質(zhì)以及局部生物環(huán)境。成功的骨整合會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大而穩(wěn)定的界面，能夠?qū)⒇?fù)荷從植入物傳遞到骨骼，模仿關(guān)節(jié)的自然功能。
耐磨性是骨科植入物（尤其是關(guān)節(jié)置換的關(guān)節(jié)部件）的關(guān)鍵性能特征。植入物產(chǎn)生的磨損碎屑會(huì)引發(fā)生物反應(yīng)，導(dǎo)致炎癥、骨溶解（骨丟失）并最終導(dǎo)致植入物松動(dòng)。這是關(guān)節(jié)置換長(zhǎng)期失敗的主要原因。用于關(guān)節(jié)置換承載面的材料（如鈷鉻合金、陶瓷和聚乙烯）因其優(yōu)異的耐磨性而被選用。植入物的設(shè)計(jì)也在磨損性能中發(fā)揮作用，關(guān)節(jié)面的匹配度和關(guān)節(jié)的潤(rùn)滑等因素會(huì)影響磨損率。制造過程必須仔細(xì)控制，以實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)部件的光滑表面光潔度，因?yàn)楸砻娲植诙葧?huì)增加摩擦并加速磨損。新型材料和表面處理（如高度交聯(lián)聚乙烯和陶瓷-陶瓷關(guān)節(jié)面）的持續(xù)開發(fā)致力于進(jìn)一步提高骨科植入物的耐磨性并延長(zhǎng)其使用壽命。
1.5. 臨床應(yīng)用與成功率
骨科植入物用于治療廣泛的肌肉骨骼疾病，從創(chuàng)傷性損傷到退行性疾病。這些器械的臨床應(yīng)用多種多樣，涵蓋關(guān)節(jié)置換、骨折修復(fù)和脊柱融合等。骨科植入物的成功通過其恢復(fù)功能、緩解疼痛和改善患者生活質(zhì)量的能力來(lái)衡量。骨科手術(shù)的成功率通常很高，但會(huì)因植入物類型、患者年齡和活動(dòng)水平以及外科醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的不同而有所差異。雖然現(xiàn)代骨科植入物設(shè)計(jì)為耐用且持久，但它們并非沒有并發(fā)癥。最常見的長(zhǎng)期并發(fā)癥包括感染、植入物松動(dòng)和與磨損相關(guān)的問題。骨科植入物領(lǐng)域的持續(xù)研發(fā)專注于提高這些器械的長(zhǎng)期成功率并減少并發(fā)癥的發(fā)生率。
關(guān)節(jié)置換是骨科植入物最常見和最成功的應(yīng)用之一。該手術(shù)涉及切除關(guān)節(jié)受損或病變的部分，并用由金屬、陶瓷或塑料制成的人工部件替換它們。髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)是最常被置換的關(guān)節(jié)，但肩、肘和踝關(guān)節(jié)置換也有進(jìn)行。關(guān)節(jié)置換手術(shù)的成功率非常高，大多數(shù)患者經(jīng)歷顯著的疼痛緩解和功能改善。關(guān)節(jié)置換中使用的材料因其耐用性和生物相容性而被選擇，目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)可以使用多年的新關(guān)節(jié)。植入物的設(shè)計(jì)也很關(guān)鍵，重點(diǎn)是恢復(fù)關(guān)節(jié)的自然運(yùn)動(dòng)學(xué)并確保穩(wěn)定和牢固的貼合。雖然關(guān)節(jié)置換是治療終末期關(guān)節(jié)炎和其他關(guān)節(jié)疾病的高效方法，但它是一項(xiàng)大型外科手術(shù)，存在潛在風(fēng)險(xiǎn)和并發(fā)癥，包括感染、血栓和神經(jīng)損傷。
骨科植入物廣泛用于骨折的內(nèi)固定，為斷裂的骨骼提供穩(wěn)定性，使其在正確的位置愈合。用于骨折修復(fù)的最常見植入物類型是接骨板、螺釘、髓內(nèi)釘和克氏針。這些裝置通常由不銹鋼或鈦合金制成，這些材料堅(jiān)固、生物相容且耐腐蝕。植入物的選擇取決于骨折的位置和嚴(yán)重程度，以及患者的年齡和活動(dòng)水平。骨折修復(fù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的固定，允許早期活動(dòng)并恢復(fù)正常功能。骨折修復(fù)的成功取決于多種因素，包括復(fù)位（骨碎片的重新對(duì)齊）的準(zhǔn)確性、固定的穩(wěn)定性以及骨折部位的生物環(huán)境。雖然大多數(shù)骨折愈合沒有問題，但也可能發(fā)生并發(fā)癥，包括感染、骨不連（骨折未愈合）和畸形愈合（在錯(cuò)誤位置愈合）。
骨科植入物的長(zhǎng)期成功是患者和臨床醫(yī)生共同關(guān)注的關(guān)鍵問題。雖然現(xiàn)代植入物設(shè)計(jì)為耐用且持久，但它們并非堅(jiān)不可摧，其性能會(huì)隨著時(shí)間的推移受到各種因素的影響。骨科植入物最常見的長(zhǎng)期并發(fā)癥包括感染、植入物松動(dòng)和與磨損相關(guān)的問題。感染可在手術(shù)后任何時(shí)間發(fā)生，并且可能是毀滅性的并發(fā)癥，通常需要多次手術(shù)和長(zhǎng)期抗生素治療。植入物松動(dòng)是長(zhǎng)期失敗的常見原因，尤其在關(guān)節(jié)置換中，通常與磨損碎屑誘導(dǎo)的骨溶解有關(guān)。植入物關(guān)節(jié)面產(chǎn)生的磨損顆粒會(huì)引發(fā)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致骨丟失和骨-植入物界面的弱化。骨科植入物領(lǐng)域的持續(xù)研發(fā)致力于通過開發(fā)更耐磨損和抗感染的新材料和設(shè)計(jì)來(lái)提高這些器械的長(zhǎng)期成功率。
2.1. 使用材料
心臟植入物使用的材料必須滿足一系列獨(dú)特的要求，因?yàn)樗鼈兂掷m(xù)與血液接觸并承受心血管系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)機(jī)械環(huán)境。這些材料的主要考慮因素是生物相容性、血液相容性（抵抗血栓形成的能力）和長(zhǎng)期耐久性。材料不得引起不良免疫反應(yīng)，并且必須能夠承受心臟周期的重復(fù)應(yīng)力而不失效。心臟植入物使用的主要材料類別包括金屬合金、聚合物和生物材料。材料的選擇取決于具體的應(yīng)用，不同的材料用于心臟瓣膜、支架和起搏器。該領(lǐng)域的持續(xù)研究集中于開發(fā)能夠進(jìn)一步提高心臟植入物性能和壽命的新材料和表面改性。
金屬合金因其高強(qiáng)度、耐久性和生物相容性而廣泛用于心臟植入物。不銹鋼，尤其是 316L，是最早用于心血管支架的材料之一，至今仍用于某些應(yīng)用。然而，它已基本被更先進(jìn)的合金所取代。鈷鉻合金（如 L-605）因其優(yōu)異的耐腐蝕性和高強(qiáng)度而常用于支架和心臟瓣膜。這些合金也具有射線不透性，便于在植入過程中通過熒光透視觀察。鈦及其合金也用于一些心臟應(yīng)用，如起搏器外殼和導(dǎo)線，因?yàn)樗鼈兙哂袃?yōu)異的生物相容性和耐腐蝕性。鎳鈦諾（Ni-Ti）形狀記憶合金是心臟應(yīng)用特別重要的金屬合金。鎳鈦諾具有加熱后恢復(fù)預(yù)定形狀的獨(dú)特性能，可用于制造自膨式支架，該支架可以緊湊的形式輸送到目標(biāo)部位，然后膨脹以支撐血管壁。鎳鈦諾的超彈性也使其能夠承受顯著的變形而不會(huì)永久損壞，這是在動(dòng)態(tài)心血管系統(tǒng)中植入物的理想特性。
聚合物在各種心臟植入物中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，提供可針對(duì)特定應(yīng)用定制的多種性能。對(duì)于心臟瓣膜，使用聚四氟乙烯（PTFE）和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）等聚合物制作縫合袖口，使瓣膜能夠縫合到天然心臟組織上。這些材料因其生物相容性和促進(jìn)組織長(zhǎng)入的能力而被選擇，有助于固定瓣膜。對(duì)于血管移植物，使用膨體 PTFE（ePTFE）以及機(jī)織或針織 PET 來(lái)制造可替代受損或病變血管的導(dǎo)管。這些材料設(shè)計(jì)為具有足夠的孔隙度以允許組織長(zhǎng)入，但又不能過于多孔而導(dǎo)致血液滲漏。近年來(lái)，人們對(duì)使用可生物降解聚合物（如聚乳酸（PLA）和聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA））用于心血管應(yīng)用越來(lái)越感興趣。這些材料可用于制造臨時(shí)支架（如藥物洗脫支架），在愈合過程中為血管壁提供支撐，然后逐漸降解并被身體吸收，留下健康、暢通的血管。
生物和組織工程材料是心臟植入物研究的新興領(lǐng)域，目標(biāo)是創(chuàng)建能夠更緊密地模仿天然心臟組織結(jié)構(gòu)和功能的器械。這些材料可來(lái)源于多種來(lái)源，包括人或動(dòng)物組織，也可以在實(shí)驗(yàn)室中使用細(xì)胞和生物材料創(chuàng)建。對(duì)于心臟瓣膜，由豬或牛組織制成的生物瓣膜是機(jī)械瓣膜的常見替代品。這些瓣膜經(jīng)過化學(xué)處理以降低其免疫原性，并安裝在支架上用于植入。雖然它們不像機(jī)械瓣膜那樣需要終身抗凝治療，但耐久性較差，可能在 10-15 年后需要更換。正在探索組織工程方法來(lái)創(chuàng)建能夠隨患者生長(zhǎng)和適應(yīng)的活體心臟瓣膜和血管。這些方法涉及將患者的自身細(xì)胞接種到可生物降解的支架上，然后在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)構(gòu)建體以形成功能性組織。雖然仍處于發(fā)展的早期階段，但這些組織工程構(gòu)建體對(duì)心臟修復(fù)和再生的未來(lái)具有巨大前景。
2.2. 制造工藝
心臟植入物的制造需要高度的精度和質(zhì)量控制，以確保這些維持生命的器械的安全性和有效性。所使用的制造工藝與植入物本身一樣多樣化，范圍從傳統(tǒng)的機(jī)械加工和成型到激光切割和增材制造等先進(jìn)技術(shù)。制造工藝的選擇取決于所使用的材料、植入物設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及所需的精度水平。例如，心血管支架的精細(xì)支柱通常使用激光切割制造，而起搏器的外殼可能由實(shí)心鈦塊加工而成。新制造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展使得能夠創(chuàng)建更復(fù)雜和精密的心臟植入物，具有藥物洗脫涂層和患者特定幾何形狀等特性。
精密機(jī)械加工和激光切割是心臟植入物最常用的兩種制造工藝。機(jī)械加工是一種減材工藝，涉及從實(shí)心塊上去除材料以形成最終形狀。這是一種成熟且高精度的方法，用于制造諸如起搏器外殼或機(jī)械心臟瓣膜瓣葉等部件。激光切割是一種非接觸工藝，使用高能激光束切割材料。它特別適合于創(chuàng)建復(fù)雜形狀，如心血管支架的支柱。激光切割工藝精度高，可以高精度地生產(chǎn)非常精細(xì)的特征。機(jī)械加工和激光切割都能夠生產(chǎn)具有優(yōu)異表面光潔度的植入物，這對(duì)于生物相容性和血液相容性非常重要。
增材制造（AM）或 3D 打印是一項(xiàng)新興技術(shù)，正開始對(duì)心臟植入物領(lǐng)域產(chǎn)生影響。選擇性激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）等 AM 工藝通過逐層熔融金屬粉末床來(lái)構(gòu)建植入物。這使得可以創(chuàng)建傳統(tǒng)制造方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)。對(duì)于心臟應(yīng)用，這可以創(chuàng)建與個(gè)體解剖結(jié)構(gòu)完美匹配的患者特異性支架或心臟瓣膜。AM 也可用于組織工程應(yīng)用的支架制造，其多孔結(jié)構(gòu)旨在促進(jìn)細(xì)胞長(zhǎng)入和組織形成。雖然仍處于發(fā)展的早期階段，但增材制造有潛力通過實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建更個(gè)性化和有效的器械來(lái)徹底改變心臟植入物領(lǐng)域。
2.3. 設(shè)計(jì)特性與創(chuàng)新
心臟植入物的設(shè)計(jì)是一個(gè)高度專業(yè)化的領(lǐng)域，需要對(duì)心血管生理學(xué)、血流動(dòng)力學(xué)和材料科學(xué)有深入的理解。植入物設(shè)計(jì)的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)能夠恢復(fù)正常心血管功能同時(shí)最大限度降低并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)的器械。關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性和創(chuàng)新集中于增強(qiáng)植入物的生物相容性、改善其機(jī)械性能以及實(shí)現(xiàn)新的治療能力。這些創(chuàng)新得益于材料科學(xué)、制造技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)心血管系統(tǒng)更深入的理解。這些設(shè)計(jì)改進(jìn)的最終目標(biāo)是創(chuàng)建更耐用、更有效且侵入性更小的植入物。
藥物洗脫涂層是心血管支架設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重大創(chuàng)新。這些涂層旨在隨時(shí)間釋放藥物以防止再狹窄（支架植入后動(dòng)脈再次變窄）。藥物通常是抗增殖劑，可抑制平滑肌細(xì)胞的生長(zhǎng)（再狹窄的主要原因）。涂層通常是設(shè)計(jì)為生物相容和可生物降解的聚合物，以便在藥物釋放后能被身體安全吸收。藥物洗脫支架的開發(fā)顯著降低了再狹窄率，并改善了經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI）的長(zhǎng)期效果。
自膨式支架是一種由形狀記憶合金（如鎳鈦諾）制成的支架。這些支架以壓縮形式輸送到阻塞部位，然后通過身體的溫度膨脹到其最終形狀。這與球囊擴(kuò)張支架形成對(duì)比，后者通過支架內(nèi)膨脹球囊來(lái)擴(kuò)張。自膨式支架的優(yōu)勢(shì)在于比球囊擴(kuò)張支架更柔韌和順應(yīng)，使其非常適合在迂曲或鈣化的動(dòng)脈中使用。它們還對(duì)動(dòng)脈壁施加持續(xù)的向外力，有助于防止支架塌陷。自膨式支架通常用于治療外周動(dòng)脈疾病和頸動(dòng)脈。
無(wú)導(dǎo)線起搏器是心臟節(jié)律管理領(lǐng)域的最新創(chuàng)新。傳統(tǒng)起搏器由一個(gè)植入皮下的脈沖發(fā)生器和一根或多根通過靜脈穿入心臟的導(dǎo)線組成。導(dǎo)線傳遞調(diào)節(jié)心跳的電脈沖。無(wú)導(dǎo)線起搏器是小型、自包含的裝置，直接植入心臟，無(wú)需導(dǎo)線。這降低了與導(dǎo)線相關(guān)的并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)，如感染、斷裂和移位。無(wú)導(dǎo)線起搏器目前被批準(zhǔn)用于某些類型心動(dòng)過緩（心率過慢）的患者。雖然它們尚不能在所有患者中替代傳統(tǒng)起搏器，但它們代表了在開發(fā)侵入性更小、更可靠的心臟節(jié)律管理器械方面邁出的重要一步。
2.4. 性能特性
心臟植入物的性能根據(jù)一系列決定其安全性、有效性和長(zhǎng)期耐久性的特性進(jìn)行評(píng)估。這些特性是所用材料、所采用的制造工藝以及植入物設(shè)計(jì)的直接結(jié)果。關(guān)鍵性能指標(biāo)包括生物相容性和血液相容性、柔韌性和強(qiáng)度等機(jī)械性能，以及長(zhǎng)期耐久性和抗疲勞性。理想的心臟植入物應(yīng)具有生物相容性以避免不良組織反應(yīng)，能夠承受心血管系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)機(jī)械環(huán)境，并且足夠耐用以提供長(zhǎng)期的治療效益。心臟植入物領(lǐng)域的持續(xù)研發(fā)專注于優(yōu)化這些性能特性，以創(chuàng)建能夠改善心血管疾病患者生活質(zhì)量的器械。
生物相容性是指材料在宿主中執(zhí)行其預(yù)期功能而不引起任何不良局部或全身效應(yīng)的能力。對(duì)于心臟植入物，這意味著材料不應(yīng)具有毒性、致癌性或致敏性，并且不應(yīng)引發(fā)顯著的炎癥反應(yīng)。血液相容性是生物相容性的一個(gè)特定方面，指材料抵抗血栓形成（血凝塊形成）的能力。這是心臟植入物的關(guān)鍵性能特征，因?yàn)樵谥踩胛锉砻嫘纬裳〞?huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的并發(fā)癥，如中風(fēng)、心臟病發(fā)作或肺栓塞。植入物的表面對(duì)于血液相容性尤為重要，因?yàn)樗侵踩胛锱c血液之間的界面。表面改性（如肝素或其他抗血栓劑的涂層）可用于增強(qiáng)植入物的血液相容性并降低血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)。
心臟植入物的機(jī)械性能對(duì)其性能和長(zhǎng)期耐久性至關(guān)重要。植入物必須足夠堅(jiān)固以承受心臟周期的重復(fù)應(yīng)力而不失效，但也必須足夠柔韌以適應(yīng)心臟和血管的解剖結(jié)構(gòu)。材料的選擇和植入物的設(shè)計(jì)是決定其機(jī)械性能的關(guān)鍵因素。例如，鎳鈦諾是一種高度柔韌和超彈性的材料，非常適合用于自膨式支架，而鈷鉻合金則更強(qiáng)硬，適用于球囊擴(kuò)張支架。植入物的設(shè)計(jì)也可以優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)所需的機(jī)械性能。例如，支架的支柱設(shè)計(jì)可以修改以增加其柔韌性或其徑向強(qiáng)度。
心臟植入物的長(zhǎng)期耐久性和抗疲勞性對(duì)其成功至關(guān)重要，因?yàn)檫@些器械旨在在體內(nèi)留存多年。植入物必須能夠承受數(shù)十億次的加載和卸載循環(huán)而不失效。心臟植入物中使用的材料（如鈷鉻合金和鎳鈦諾）因其優(yōu)異的抗疲勞性而被選擇。植入物的設(shè)計(jì)在其長(zhǎng)期耐久性中也起著關(guān)鍵作用。例如，心臟瓣膜瓣葉的幾何形狀可以優(yōu)化以減少應(yīng)力集中并防止疲勞失效。制造過程必須仔細(xì)控制以避免缺陷（如孔隙或夾雜物），這些缺陷可能成為應(yīng)力集中點(diǎn)并損害植入物的強(qiáng)度。心臟植入物的長(zhǎng)期耐久性是材料特性、設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量之間復(fù)雜的相互作用，是決定器械壽命的關(guān)鍵因素。
2.5. 臨床應(yīng)用與成功率
心臟植入物用于治療廣泛的心血管疾病，從冠狀動(dòng)脈疾病到心力衰竭。這些器械的臨床應(yīng)用多種多樣，成功率通常很高，顯著改善了全球數(shù)百萬(wàn)患者的生活質(zhì)量。心臟植入物的成功受多種因素影響，包括植入物類型、患者年齡和整體健康狀況以及植入醫(yī)生的技能。雖然現(xiàn)代心臟植入物設(shè)計(jì)為耐用且持久，但它們并非沒有并發(fā)癥。最常見的長(zhǎng)期并發(fā)癥包括血栓形成、感染和器械故障。心臟植入物領(lǐng)域的持續(xù)研發(fā)專注于提高這些器械的長(zhǎng)期成功率并減少并發(fā)癥的發(fā)生率。
冠狀動(dòng)脈疾?。–AD）是最常見的心臟病類型，也是全球主要的死亡原因。它是由冠狀動(dòng)脈中斑塊積聚引起的，這可能導(dǎo)致動(dòng)脈狹窄和流向心臟的血流減少。經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療（PCI），也稱為冠狀動(dòng)脈血管成形術(shù)，是治療 CAD 的常用手術(shù)。在 PCI 過程中，使用球囊打開阻塞的動(dòng)脈，并通常放置支架以保持動(dòng)脈暢通。藥物洗脫支架的使用通過降低再狹窄率顯著改善了 PCI 的長(zhǎng)期效果。PCI 的成功率非常高，大多數(shù)患者的癥狀得到顯著緩解。
心臟瓣膜疾病是一種或多種心臟瓣膜不能正常工作的病癥。這可能導(dǎo)致瓣膜狹窄（變窄）或瓣膜反流（滲漏）。當(dāng)心臟瓣膜疾病變得嚴(yán)重時(shí)，可能需要用人工瓣膜替換受損瓣膜。人工心臟瓣膜主要有兩種類型：機(jī)械瓣膜和生物瓣膜。機(jī)械瓣膜由鈦和熱解碳等耐用材料制成，設(shè)計(jì)為終身使用。然而，它們需要患者終身服用抗凝藥物以防止瓣膜上形成血栓。生物瓣膜由動(dòng)物組織制成，不需要抗凝治療，但耐久性較差，可能在 10-15 年后需要更換。瓣膜的選擇取決于多種因素，包括患者的年齡、生活方式和整體健康狀況。
心臟節(jié)律管理裝置用于治療各種心律失常，如心動(dòng)過緩（心率過慢）和心動(dòng)過速（心率過快）。起搏器用于治療心動(dòng)過緩，通過向心臟傳遞電脈沖來(lái)調(diào)節(jié)心跳。植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器（ICD）用于治療心動(dòng)過速，通過向心臟傳遞電擊以恢復(fù)正常節(jié)律。這些裝置通常植入胸部皮下，導(dǎo)線通過靜脈穿入心臟。起搏器和 ICD 植入的成功率非常高，并且這些裝置已被證明能顯著改善心律失?；颊叩纳钯|(zhì)量和生存率。
3.1. 使用材料
牙科植入物材料的選擇是其臨床成功的關(guān)鍵決定因素，影響著生物相容性、機(jī)械性能和美學(xué)效果。占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位的兩種主要材料類別是基于鈦的合金和陶瓷，特別是氧化鋯。每種材料都呈現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)，使其適用于不同的臨床場(chǎng)景和患者需求。新材料和表面改性的持續(xù)開發(fā)繼續(xù)擴(kuò)展了牙齒修復(fù)的可能性，旨在改善骨整合、減少并發(fā)癥并增強(qiáng)長(zhǎng)期耐久性。這些材料之間的選擇通常涉及在機(jī)械強(qiáng)度、生物相容性和美學(xué)考慮之間進(jìn)行權(quán)衡，需要透徹理解其固有特性和臨床表現(xiàn)。
鈦及其合金，特別是 Ti-6Al-4V ELI（超低間隙元素），幾十年來(lái)一直是牙科植入物的金標(biāo)準(zhǔn)，這一地位基于其卓越的生物相容性和已證實(shí)的成功骨整合記錄。商業(yè)純鈦（4 級(jí)）也被廣泛使用。鈦的主要優(yōu)勢(shì)在于其能夠在表面形成穩(wěn)定的鈍化氧化層，促進(jìn)與骨組織的直接結(jié)合，這一過程定義為骨整合。這種強(qiáng)大的生物整合確保了植入物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和功能性。鈦表現(xiàn)出高強(qiáng)度和優(yōu)異的抗疲勞性，使其特別適用于口腔高應(yīng)力區(qū)域，如后磨牙區(qū)。其金屬特性帶來(lái)美學(xué)上的缺點(diǎn)，因?yàn)殂y色的鈦可能透過牙齦組織可見，使其在前牙修復(fù)中不太理想。雖然鈦通常耐受性良好，但患者中罕見的金屬過敏或敏感案例引發(fā)了對(duì)替代性無(wú)金屬材料的興趣。
氧化鋯（ZrO2）已成為鈦的重要替代品，尤其因其卓越的美學(xué)特性和優(yōu)異的生物相容性而受到重視。作為一種白色陶瓷材料，氧化鋯植入物與天然牙齒顏色無(wú)縫融合，使其成為擔(dān)心鈦金屬外觀的患者的理想選擇，尤其在前牙區(qū)。氧化鋯以其高生物相容性著稱，通常被認(rèn)為優(yōu)于鈦，因此是已知金屬過敏或敏感患者的首選。在機(jī)械性能方面，氧化鋯強(qiáng)度高且表現(xiàn)出良好的耐磨性。然而，它通常被認(rèn)為強(qiáng)度和韌性低于鈦，使其更適合低至中等應(yīng)力的區(qū)域，如前牙。氧化鋯的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是其斷裂韌性低于鈦，在高應(yīng)力下可能導(dǎo)致裂紋快速擴(kuò)展和災(zāi)難性失效。雖然關(guān)于氧化鋯長(zhǎng)期骨整合的研究仍在進(jìn)行中，但初步研究結(jié)果令人鼓舞，顯示在某些條件下獲得了與鈦相當(dāng)?shù)墓?植入物接觸（BIC）值。
雖然不像鈦或氧化鋯那樣常用于植入體（fixture）本身，但聚合物在整個(gè)牙科種植系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，特別是在基臺(tái)和修復(fù)部件中。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和其他高性能聚合物通常用于制作臨時(shí)或過渡修復(fù)體，以便在最終修復(fù)體制作前評(píng)估美學(xué)和功能。這些材料因其易于加工、生物相容性以及易于修改而被選擇。在某些情況下，聚合物也用作最終修復(fù)體的一部分，例如在結(jié)合金屬支架和聚合物基義齒材料的混合修復(fù)體中。聚合物在這些應(yīng)用中的使用有助于降低修復(fù)體的總體成本并改善其美學(xué)效果。
3.2. 制造工藝
牙科植入物的制造已顯著發(fā)展，從傳統(tǒng)的減材方法發(fā)展到先進(jìn)的增材制造技術(shù)。這些工藝對(duì)于定義植入物的最終幾何形狀、表面特性和機(jī)械性能至關(guān)重要。制造方法的選擇通常取決于所使用的材料（鈦或氧化鋯）以及所需的定制化水平。雖然傳統(tǒng)機(jī)械加工仍然是生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化鈦植入物的基石，但計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)，包括減材銑削和增材 3D 打印，使得能夠創(chuàng)建高度精確和患者特異性的解決方案。這些先進(jìn)技術(shù)不僅改善了植入物的貼合度和功能，還為設(shè)計(jì)可增強(qiáng)生物整合的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)開辟了新途徑。
牙科植入物的傳統(tǒng)制造主要依賴減材工藝，如機(jī)械加工和銑削。對(duì)于鈦植入物，這通常涉及從鍛造鈦棒進(jìn)行精密加工，以創(chuàng)建螺紋根形植入體和基臺(tái)。該方法對(duì)于生產(chǎn)大批量標(biāo)準(zhǔn)化植入物設(shè)計(jì)是成熟且經(jīng)濟(jì)高效的。對(duì)于氧化鋯植入物，制造過程主要利用 CAD/CAM 技術(shù)。在此過程中，經(jīng)過預(yù)燒結(jié)或處于“生坯”狀態(tài)的氧化鋯塊被高精度地銑削成所需的植入物形狀。銑削后，氧化鋯植入物在高溫下進(jìn)行最終燒結(jié)，以達(dá)到其全密度和強(qiáng)度。這種減材方法允許在氧化鋯植入物設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)高度定制化，能夠創(chuàng)建根據(jù)患者解剖結(jié)構(gòu)量身定制的復(fù)雜形狀。然而，減材方法固有地會(huì)產(chǎn)生材料浪費(fèi)，并且最終產(chǎn)品可能需要額外的精加工步驟才能達(dá)到所需的表面紋理。
增材制造（AM）或 3D 打印代表了牙科植入物生產(chǎn)的范式轉(zhuǎn)變，提供了無(wú)與倫比的定制化和創(chuàng)建復(fù)雜幾何形狀的能力。選擇性激光熔化（SLM）和電子束熔化（EBM）等技術(shù)特別適用于制造金屬植入物，包括由 Ti-6Al-4V ELI 等鈦合金制成的植入物。在 SLM 過程中，高功率激光選擇性地熔化薄層金屬粉末，然后在惰性氣氛中逐層熔合以構(gòu)建植入物。EBM 工作原理類似，但在真空環(huán)境中使用電子束作為熱源。這些 AM 技術(shù)能夠生產(chǎn)根據(jù)患者獨(dú)特解剖結(jié)構(gòu)定制的植入物，這些數(shù)據(jù)直接來(lái)自 CT 掃描。AM 的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是能夠在植入體內(nèi)部創(chuàng)建復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)。這些晶格可以設(shè)計(jì)成模仿骨骼的機(jī)械性能，減少應(yīng)力屏蔽，并通過促進(jìn)骨組織長(zhǎng)入多孔結(jié)構(gòu)來(lái)改善骨整合。此外，AM 可以生產(chǎn)一體式植入物設(shè)計(jì)，將根形植入體與基臺(tái)集成在一起，消除了傳統(tǒng)多部件系統(tǒng)中這些組件之間微間隙處潛在的失效點(diǎn)。
3.3. 關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性與創(chuàng)新
牙科植入物的設(shè)計(jì)是一個(gè)多方面的學(xué)科，它整合了生物力學(xué)、材料科學(xué)和生物學(xué)原理以實(shí)現(xiàn)最佳的臨床效果。植入物設(shè)計(jì)的創(chuàng)新側(cè)重于增強(qiáng)初期穩(wěn)定性、加速骨整合并確保長(zhǎng)期功能和美學(xué)成功。關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素包括宏觀形狀和螺紋幾何形狀（影響初期穩(wěn)定性和負(fù)荷分布），以及微觀和納米級(jí)的表面特性（對(duì)生物整合至關(guān)重要）。數(shù)字牙科的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了創(chuàng)新，使得能夠創(chuàng)建與個(gè)體解剖結(jié)構(gòu)精確匹配的患者特異性植入物，從而改善貼合度并可能減少手術(shù)創(chuàng)傷和愈合時(shí)間。
牙科植入物的宏觀設(shè)計(jì)，特別是其螺紋幾何形狀和整體形狀，在其機(jī)械穩(wěn)定性以及與周圍骨骼的相互作用中起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的植入物通常是“螺絲狀”設(shè)計(jì)，其螺紋經(jīng)過設(shè)計(jì)以在植入時(shí)最大化初期穩(wěn)定性，并將咬合力有效地分配到周圍骨骼。螺紋的具體設(shè)計(jì)——如螺距、深度和形狀——可以針對(duì)不同的骨密度進(jìn)行優(yōu)化。例如，在較軟的骨骼中可能使用更具侵入性的螺紋設(shè)計(jì)以獲得更好的初期穩(wěn)定性。該領(lǐng)域的創(chuàng)新包括開發(fā)模仿患者原始牙根確切形狀的定制植入物。通過創(chuàng)建與天然牙根非常相似的植入物，可以保留頜骨上的負(fù)荷分布，可能帶來(lái)更好的長(zhǎng)期骨健康。這種方法由增材制造實(shí)現(xiàn)，從“一刀切”的標(biāo)準(zhǔn)化螺釘設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向更符合解剖學(xué)的解決方案，可以減少鉆孔等廣泛的植入前操作需求，從而促進(jìn)更快愈合。
牙科植入物的表面特性對(duì)其生物學(xué)成功至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈冎苯佑绊懝钦线^程。一個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新領(lǐng)域涉及在微觀和納米尺度上改變植入物表面以增強(qiáng)其生物活性并促進(jìn)更快、更強(qiáng)的骨結(jié)合。采用各種技術(shù)來(lái)改變表面形貌和化學(xué)性質(zhì)。例如，雙重酸蝕刻創(chuàng)建微粗糙表面，增加了骨接觸的表面積。這可以通過納米級(jí)改性進(jìn)一步增強(qiáng)，例如在表面涂覆磷酸鈣（CaP）顆粒，這是天然骨骼的關(guān)鍵成分，可以加速骨整合過程。其他先進(jìn)的表面處理包括激光燒蝕，它在植入體頸部創(chuàng)建微米和納米通道，以促進(jìn)結(jié)締組織和骨的粘附，形成抑制上皮向下生長(zhǎng)的生物密封。陽(yáng)極氧化是另一種技術(shù)，它增加了鈦氧化層的厚度，創(chuàng)建了已被證明能促進(jìn)牙齦成纖維細(xì)胞增殖和粘附的多孔表面，有助于形成緊密的軟組織密封。這些表面改性對(duì)于提高植入物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和成功至關(guān)重要。
數(shù)字技術(shù)（如 3D 打印和計(jì)算機(jī)引導(dǎo)手術(shù)）的整合，通過實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建高度定制化和患者特異性的解決方案，徹底改變了牙科種植學(xué)。使用患者的 CT 掃描數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建缺失牙齒的數(shù)字模型，然后作為定制設(shè)計(jì)植入物的藍(lán)圖。這種方法確保了完美的解剖學(xué)匹配，可以改善功能和美學(xué)效果。EBM 和 SLM 等增材制造技術(shù)在生產(chǎn)這些定制的鈦植入物中起著關(guān)鍵作用，允許創(chuàng)建傳統(tǒng)機(jī)械加工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜根形幾何形狀和內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)。該領(lǐng)域的一項(xiàng)重大創(chuàng)新是開發(fā)了一體式定制植入物，將植入體和基臺(tái)集成到一個(gè)單一組件中。這種設(shè)計(jì)消除了傳統(tǒng)多部件系統(tǒng)中單獨(dú)組件之間的微間隙和微動(dòng)可能性，這是傳統(tǒng)系統(tǒng)中常見的失效點(diǎn)和細(xì)菌定植部位。通過將植入物制造成一個(gè)單元，消除了螺釘松動(dòng)或斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，可能延長(zhǎng)植入物的壽命并簡(jiǎn)化修復(fù)工作流程。
3.4. 性能特性
牙科植入物的性能根據(jù)生物學(xué)、機(jī)械和美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的組合進(jìn)行評(píng)估。主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定、持久且功能性的缺失牙齒替代物，該替代物同時(shí)具有生物惰性且視覺上令人愉悅。關(guān)鍵性能特征包括植入物與周圍骨骼骨整合的能力、抵抗疲勞等機(jī)械力的能力，以及與患者天然牙列的美學(xué)融合。植入物的成功是所選材料、制造工藝、設(shè)計(jì)特性和臨床應(yīng)用之間相互作用的直接結(jié)果。全面理解這些性能指標(biāo)對(duì)于為特定患者和臨床情況選擇最合適的種植系統(tǒng)至關(guān)重要。
生物相容性和骨整合是牙科植入物成功的基石。生物相容性是指植入材料能夠與周圍活體組織和諧共存而不引起不良反應(yīng)的能力。鈦和氧化鋯都被認(rèn)為具有高度生物相容性，氧化鋯常被認(rèn)為略勝一籌，尤其對(duì)于已知金屬敏感的患者。骨整合是活體骨骼與植入物表面之間的直接結(jié)構(gòu)和功能連接。這個(gè)過程對(duì)于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性至關(guān)重要。植入物的表面特性在促進(jìn)骨整合中起著關(guān)鍵作用。研究表明，表面粗糙度是一個(gè)關(guān)鍵因素；例如，在一項(xiàng)體內(nèi)研究中，粗糙鈦植入物（Ti-R）在 12 周后達(dá)到了顯著更高的骨-植入物接觸（BIC）值（76%），而光滑鈦（42%）和光滑氧化鋯（43%）植入物則較低。這表明，無(wú)論基底材料如何，通過改變表面以增加其粗糙度都可以顯著增強(qiáng)植入物的生物整合。
牙科植入物在咀嚼過程中承受顯著且重復(fù)的機(jī)械負(fù)荷，因此其機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性對(duì)于長(zhǎng)期生存至關(guān)重要。鈦以其高強(qiáng)度和優(yōu)異的抗疲勞性而聞名，這就是為什么它是高應(yīng)力應(yīng)用的首選材料。相比之下，氧化鋯雖然強(qiáng)度高，但更脆且斷裂韌性較低。這使其在高應(yīng)力或沖擊下容易發(fā)生災(zāi)難性失效。一項(xiàng)比較鈦和氧化鋯植入物疲勞行為的研究發(fā)現(xiàn)，粗糙鈦植入物（受益于噴砂等表面處理引起的殘余壓應(yīng)力）表現(xiàn)出最佳的疲勞性能。光滑鈦植入物次之，而氧化鋯植入物由于固有的韌性不足和裂紋快速擴(kuò)展的傾向，表現(xiàn)出最差的疲勞行為。這突出了一個(gè)關(guān)鍵的權(quán)衡：雖然氧化鋯提供了卓越的美學(xué)效果，但其機(jī)械局限性必須仔細(xì)考慮，特別是對(duì)于放置在口腔后部（咬合力最大）的植入物。
美學(xué)效果是現(xiàn)代牙科種植學(xué)中的一個(gè)首要考慮因素，特別是對(duì)于口腔前部可見區(qū)域的修復(fù)。植入材料的顏色是影響最終外觀的主要因素。鈦植入物呈金屬銀色，有時(shí)會(huì)在牙齦線處產(chǎn)生灰暗色調(diào)，這在牙齦組織薄或半透明的患者中可能影響美觀。這已成為開發(fā)和采用氧化鋯植入物的主要驅(qū)動(dòng)力。氧化鋯是一種白色陶瓷材料，非常接近天然牙齒的顏色，能夠與周圍牙列實(shí)現(xiàn)更自然和無(wú)縫的融合。這使得氧化鋯成為美學(xué)是首要考慮因素的患者的首選材料。在不影響生物相容性的情況下創(chuàng)建高度美學(xué)修復(fù)體的能力是氧化鋯的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，盡管其機(jī)械性能不如鈦。
3.5. 臨床應(yīng)用與成功率
牙科植入物已成為替代缺失牙齒的標(biāo)準(zhǔn)治療方法，提供了一種可預(yù)測(cè)且持久的解決方案。其臨床應(yīng)用多種多樣，從替換單顆牙齒到修復(fù)整排缺失牙齒。眾多長(zhǎng)期研究報(bào)告的高成功率鞏固了其作為可靠治療手段的地位。然而，成功并非保證，并可能受多種因素影響，包括患者相關(guān)狀況（例如骨質(zhì)量、口腔衛(wèi)生、全身健康）、臨床醫(yī)生的技能以及所用種植系統(tǒng)的具體特性。了解臨床應(yīng)用和影響成功率的因素對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳患者預(yù)后至關(guān)重要。
使用牙科植入物替換單顆缺失牙齒是種植牙科最常見的應(yīng)用之一。該手術(shù)涉及將單個(gè)植入物植入頜骨，然后用牙冠修復(fù)。單顆牙種植的成功取決于多種因素，包括可用骨的質(zhì)量和數(shù)量、植入物的位置以及牙冠的設(shè)計(jì)。使用牙科種植體替換單顆牙齒比傳統(tǒng)方法（如固定橋）有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，種植體不需要磨削鄰牙，這有助于保持它們的長(zhǎng)期健康。此外，種植體有助于保留缺失牙齒區(qū)域的骨骼，可以防止骨骼隨時(shí)間吸收。
使用牙科種植體修復(fù)整排缺失牙齒是一個(gè)更復(fù)雜的手術(shù)，通常涉及植入多個(gè)種植體以支撐固定或活動(dòng)修復(fù)體。該手術(shù)通常在患者上頜或下頜牙齒全部缺失的情況下進(jìn)行。全口修復(fù)的成功取決于多種因素，包括種植體的數(shù)量和位置、修復(fù)體的設(shè)計(jì)以及患者的口腔衛(wèi)生。使用牙科種植體修復(fù)整排缺失牙齒比傳統(tǒng)方法（如活動(dòng)義齒）有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，種植體支持的修復(fù)體比義齒更穩(wěn)定和舒適，它使患者能夠更有信心地進(jìn)食和說(shuō)話。此外，種植體支持的修復(fù)體有助于保留頜骨中的骨骼，可以防止傳統(tǒng)義齒可能發(fā)生的面部塌陷。
牙科植入物的長(zhǎng)期臨床表現(xiàn)是衡量其成功和可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)。一項(xiàng)大規(guī)?；仡櫺躁?duì)列研究跟蹤了 4,247 名患者，共 10,871 個(gè)種植體，長(zhǎng)達(dá) 22.2 年，為長(zhǎng)期結(jié)果提供了寶貴的見解。研究發(fā)現(xiàn)種植體的累積存留率非常高，3 年為 98.9%，5 年為 98.5%，10 年為 96.8%，15 年為 94.0%。這些數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了牙科種植治療在長(zhǎng)期內(nèi)的耐用性和可預(yù)測(cè)性。然而，研究也強(qiáng)調(diào)種植失敗的風(fēng)險(xiǎn)在所有患者中并不均等。接受多個(gè)種植體的患者被發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷種植失敗的風(fēng)險(xiǎn)更大，表明病例的復(fù)雜性可能是一個(gè)影響因素。研究還跟蹤了種植體周圍骨和軟組織的健康狀況，發(fā)現(xiàn)種植體周圍黏膜炎（軟組織炎癥）和種植體周圍炎（導(dǎo)致骨丟失的炎癥）的發(fā)生率隨時(shí)間增加，其中種植體周圍炎在 8-10 年時(shí)影響了 7.1% 的種植體。
除了植入的種植體數(shù)量外，該研究還確定了幾個(gè)與種植失敗呈正相關(guān)的患者特異性風(fēng)險(xiǎn)因素。吸煙和糖尿病都被發(fā)現(xiàn)是顯著的風(fēng)險(xiǎn)因素。吸煙會(huì)損害傷口愈合并減少組織血流，這會(huì)損害骨整合并增加感染風(fēng)險(xiǎn)。糖尿病也會(huì)影響愈合并增加對(duì)感染的易感性，使其成為各種外科手術(shù)公認(rèn)的風(fēng)險(xiǎn)因素。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了全面的病史和患者選擇對(duì)于實(shí)現(xiàn)牙科種植成功的重要性。雖然總體成功率很高，但必須仔細(xì)考慮和管理這些風(fēng)險(xiǎn)因素以優(yōu)化種植體長(zhǎng)期存留的機(jī)會(huì)。
同樣重要的是要注意，成功率可能因種植體的具體設(shè)計(jì)和材料而異。一項(xiàng)針對(duì)新型兩件式氧化鋯種植系統(tǒng)的前瞻性臨床研究報(bào)告的 12 個(gè)月存留率要低得多，為 60.9%。在這項(xiàng)研究中，24 個(gè)種植體中有 9 個(gè)失敗，失敗原因包括缺乏骨整合、負(fù)載后松動(dòng)以及種植體冠三分之一處斷裂。該研究的作者認(rèn)為，陶瓷種植體與螺絲固位修復(fù)體的組合可能是導(dǎo)致較高失敗率的原因，可能是由于種植體-基臺(tái)界面的應(yīng)力管理不當(dāng)。這突顯了一個(gè)事實(shí)：雖然鈦種植體有著悠久且記錄良好的成功歷史，但新材料和設(shè)計(jì)需要仔細(xì)評(píng)估，以確保其長(zhǎng)期性能達(dá)到其前輩設(shè)定的高標(biāo)準(zhǔn)。大型隊(duì)列研究中鈦種植體的高成功率與小型前瞻性研究中氧化鋯種植體的較低成功率之間的差異提醒我們，種植系統(tǒng)的選擇是治療整體成功的關(guān)鍵因素。
4.1. 使用材料
眼科植入物使用的材料基于一系列獨(dú)特的要求進(jìn)行選擇，包括光學(xué)清晰度、生物相容性和機(jī)械穩(wěn)定性。這些材料必須能夠在眼睛精細(xì)敏感的環(huán)境中發(fā)揮作用而不引起不良反應(yīng)。眼科植入物中使用的主要材料類別包括聚合物、金屬和合金以及陶瓷和生物活性玻璃。材料的選擇取決于植入物的具體應(yīng)用，如人工晶狀體（IOL）、視網(wǎng)膜植入物或角膜植入物。該領(lǐng)域的持續(xù)研究集中于開發(fā)能夠進(jìn)一步提高眼科植入物性能和壽命的新材料和表面改性。
聚合物是眼科植入物中最廣泛使用的材料，特別是人工晶狀體（IOLs）。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是第一種用于 IOLs 的材料，至今仍用于某些應(yīng)用。它是一種剛性的、生物相容的材料，具有優(yōu)異的光學(xué)特性。然而，其剛性需要更大的切口進(jìn)行植入。水凝膠是柔軟、柔韌的聚合物，可以折疊后通過小切口插入。它們是現(xiàn)代 IOLs 最常用的材料。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是另一種硅基聚合物，用于 IOLs 和其他眼科植入物。它是一種柔軟、柔韌的材料，具有優(yōu)異的生物相容性和光學(xué)特性。
金屬和合金用于需要高強(qiáng)度和耐久性的眼科植入物應(yīng)用。鈦是一種生物相容性金屬，用于某些視網(wǎng)膜植入物的外殼以及用于固定眼外肌的夾子和螺釘。鉑是一種貴金屬，用于某些視網(wǎng)膜植入物的電極和一些青光眼引流裝置的線圈。這些金屬因其生物相容性以及在眼睛生理環(huán)境中的耐腐蝕性而被選擇。
陶瓷和生物活性玻璃用于需要高度生物相容性和促進(jìn)組織整合能力的眼科植入物應(yīng)用。羥基磷灰石是一種生物活性陶瓷，用作某些眶植入物的涂層，以促進(jìn)組織長(zhǎng)入并降低植入物移位的風(fēng)險(xiǎn)。生物活性玻璃是用于某些眶植入物的另一種材料。它是一種生物相容性材料，可以促進(jìn)新骨和軟組織的形成。
4.2. 制造工藝
眼科植入物的制造需要高度的精度和質(zhì)量控制，以確保這些器械的安全性和有效性。所使用的制造工藝與植入物本身一樣多樣化，范圍從傳統(tǒng)的模塑和機(jī)械加工到注塑成型和激光切割等先進(jìn)技術(shù)。制造工藝的選擇取決于所使用的材料、植入物設(shè)計(jì)的復(fù)雜性以及所需的精度水平。新制造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展使得能夠創(chuàng)建更復(fù)雜和精密的眼科植入物，具有衍射光學(xué)和患者特定幾何形狀等特性。
注塑成型是一種用于生產(chǎn)各種眼科植入物的制造工藝，特別是人工晶狀體（IOLs）。該工藝涉及將熔融聚合物注入模具中以形成所需形狀。注塑成型是一種高精度、高效率的工藝，可用于大批量生產(chǎn)具有高度一致性的植入物。該工藝非常適合生產(chǎn)復(fù)雜形狀，如 IOL 的光學(xué)部（optic）和襻（haptic）部件。
精密機(jī)械加工是一種減材制造工藝，用于生產(chǎn)各種眼科植入物，特別是那些由金屬和陶瓷制成的植入物。該工藝涉及從實(shí)心塊上去除材料以形成最終形狀。機(jī)械加工是一種高精度工藝，可用于生產(chǎn)公差嚴(yán)格、表面光潔度優(yōu)異的植入物。它通常用于生產(chǎn)視網(wǎng)膜植入物和其他復(fù)雜裝置的小型、精密部件。
4.3. 關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性與創(chuàng)新
眼科植入物的設(shè)計(jì)是一個(gè)高度專業(yè)化的領(lǐng)域，需要對(duì)眼解剖學(xué)、生理學(xué)和光學(xué)有深入的理解。植入物設(shè)計(jì)的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)能夠恢復(fù)或改善視力同時(shí)最大限度降低并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)的器械。關(guān)鍵設(shè)計(jì)特性和創(chuàng)新集中于增強(qiáng)植入物的光學(xué)性能、改善其生物相容性以及實(shí)現(xiàn)新的治療能力。這些創(chuàng)新得益于材料科學(xué)、制造技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)眼睛更深入的理解。
人工晶狀體（IOLs）是最常見的眼科植入物類型。它們用于在白內(nèi)障手術(shù)摘除自然晶狀體后替換它。IOLs 的設(shè)計(jì)多年來(lái)發(fā)生了顯著變化，從早期的剛性 PMMA 鏡片發(fā)展到現(xiàn)代的折疊式水凝膠和硅膠鏡片。關(guān)鍵的設(shè)計(jì)創(chuàng)新包括開發(fā)多焦點(diǎn) IOLs（可矯正遠(yuǎn)視和近視）和散光矯正型（Toric）IOLs（可矯正散光）。最近，還開發(fā)了調(diào)節(jié)型 IOLs，它們?cè)O(shè)計(jì)為在眼內(nèi)移動(dòng)以提供一定范圍的焦點(diǎn)，更緊密地模仿自然晶狀體的功能。
視網(wǎng)膜植入物是一種新型眼科植入物，旨在為某些類型的失明患者（如視網(wǎng)膜色素變性）恢復(fù)視力。這些裝置植入在視網(wǎng)膜上或視網(wǎng)膜內(nèi)，通過電刺激剩余的健康視網(wǎng)膜細(xì)胞來(lái)工作。視網(wǎng)膜植入物的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)檠b置必須小巧、生物相容，并且能夠提供精確的電刺激模式。關(guān)鍵的設(shè)計(jì)創(chuàng)新包括開發(fā)視網(wǎng)膜表面植入的視網(wǎng)膜上（epiretinal）植入物和視網(wǎng)膜下（subretinal）植入的視網(wǎng)膜下植入物。
角膜植入物是用于替換或重塑角膜（覆蓋眼睛前部的透明圓頂狀表面）的裝置。這些植入物用于治療各種角膜疾病，如圓錐角膜，以及矯正屈光不正，如近視和遠(yuǎn)視。角膜植入物的設(shè)計(jì)已從早期的剛性塑料植入物發(fā)展到現(xiàn)代的柔性水凝膠植入物。關(guān)鍵的設(shè)計(jì)創(chuàng)新包括開發(fā)角膜內(nèi)環(huán)段（Intracorneal ring segments），這是一種小的新月形植入物，放置在角膜中以使其形狀變平并矯正近視；以及角膜鑲嵌物（Corneal inlays），這是一種小的薄植入物，放置在角膜中以矯正老花眼。
4.4. 性能特性
眼科植入物的性能根據(jù)一系列決定其安全性、有效性和長(zhǎng)期耐久性的特性進(jìn)行評(píng)估。這些特性是所用材料、所采用的制造工藝以及植入物設(shè)計(jì)的直接結(jié)果。關(guān)鍵性能指標(biāo)包括光學(xué)清晰度和透明度、生物相容性以及機(jī)械穩(wěn)定性。理想的光科植入物應(yīng)具有光學(xué)清晰度以提供良好視力，具有生物相容性以避免不良組織反應(yīng)，并且機(jī)械穩(wěn)定以確保長(zhǎng)期功能。
光學(xué)清晰度和透明度是眼科植入物（特別是人工晶狀體（IOLs）和角膜植入物）的關(guān)鍵性能特征。植入物必須由對(duì)可見光高度透明的材料制成以提供良好視力。植入物的表面也必須光滑且無(wú)缺陷，以防止光散射和眩光。制造過程必須仔細(xì)控制以確保植入物具有所需的光學(xué)特性。例如，IOLs 的注塑成型過程必須仔細(xì)控制，以防止形成凝膠和其他可能損害光學(xué)清晰度的缺陷。
生物相容性是指材料在宿主中執(zhí)行其預(yù)期功能而不引起任何不良局部或全身效應(yīng)的能力。對(duì)于眼科植入物，這意味著材料不應(yīng)具有毒性、致癌性或致敏性，并且不應(yīng)引發(fā)顯著的炎癥反應(yīng)。植入物的表面對(duì)于生物相容性尤為重要，因?yàn)樗侵踩胛锱c生物環(huán)境之間的界面。表面改性（如肝素或其他生物活性材料的涂層）可用于增強(qiáng)植入物的生物相容性并降低并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。
機(jī)械穩(wěn)定性是眼科植入物的關(guān)鍵性能特征，因?yàn)樗鼈儽仨毮軌虺惺苎蹆?nèi)的力量而不變形或移位。植入物必須由足夠堅(jiān)固和耐用的材料制成以提供長(zhǎng)期功能。植入物的設(shè)計(jì)在其機(jī)械穩(wěn)定性中也起著關(guān)鍵作用。例如，IOL 的襻必須設(shè)計(jì)為在囊袋中提供安全穩(wěn)定的固定。制造過程必須仔細(xì)控制以避免缺陷（如孔隙或夾雜物），這些缺陷可能成為應(yīng)力集中點(diǎn)并損害植入物的強(qiáng)度。
4.5. 臨床應(yīng)用與成功率
眼科植入物用于治療廣泛的眼部疾病，從白內(nèi)障到失明。這些器械的臨床應(yīng)用多種多樣，成功率通常很高，顯著改善了全球數(shù)百萬(wàn)患者的生活質(zhì)量。眼科植入物的成功受多種因素影響，包括植入物類型、患者年齡和整體健康狀況以及外科醫(yī)生技能。雖然現(xiàn)代眼科植入物設(shè)計(jì)為耐用且持久，但它們并非沒有并發(fā)癥。最常見的長(zhǎng)期并發(fā)癥包括感染、炎癥和植入物移位。
白內(nèi)障手術(shù)是世界上最常見的外科手術(shù)。它涉及摘除混濁的自然晶狀體并用人工晶狀體（IOL）替換它。白內(nèi)障手術(shù)的成功率非常高，大多數(shù)患者的視力得到顯著改善?，F(xiàn)代 IOLs 的使用進(jìn)一步改善了白內(nèi)障手術(shù)的效果，許多患者無(wú)需眼鏡即可獲得出色的視力。
眼科植入物也用于為某些類型的失明患者恢復(fù)視力。視網(wǎng)膜植入物是一項(xiàng)新的令人興奮的技術(shù)，在恢復(fù)視網(wǎng)膜色素變性和其他視網(wǎng)膜疾病患者的視力方面顯示出前景。雖然通過這些裝置恢復(fù)的視力并不正常，但足以讓患者在其環(huán)境中導(dǎo)航并進(jìn)行一些日常活動(dòng)。這些裝置的成功仍在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)估，但早期結(jié)果令人鼓舞。
眼科植入物的成功率通常很高，但會(huì)因植入物類型和具體應(yīng)用的不同而有所差異。例如，白內(nèi)障手術(shù)的成功率超過 95%，而視網(wǎng)膜植入物的成功率仍在確定中。眼科植入物最常見的并發(fā)癥包括感染、炎癥和植入物移位。這些并發(fā)癥通常可以通過藥物或額外手術(shù)來(lái)治療。眼科植入物領(lǐng)域的持續(xù)研發(fā)專注于提高這些器械的長(zhǎng)期成功率并減少并發(fā)癥的發(fā)生率。
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