骨科作为医院的重要组成部分，每年都会收诊大量因意外而受伤的患者，且近年来骨科患者的数量也在逐渐增加，这给骨科的医师和护士带来了更大的挑战，同时也对骨科手术以及术后护理工作带来了更高的要求[1]。

作为在人体中起到重要力学支柱的骨骼，其一旦受损，在治疗和护理过程中往往都极为复杂，且治疗和护理的过程也会直接影响到人体运动方面的恢复程度[2-3]。在治疗骨科疾病过程中，除了对医师技术的要求之外，往往也会使用到许多新型骨科生物医用材料和技术，这在极大提升骨科手术的可执行性的同时，对术后护理也起到了极大的辅助工作。下面对目前骨科治疗及护理过程中的常用材料及技术进行介绍。

1. 骨科生物医用材料

生物医用材料是以医疗行业为主要应用方向，可在临床治疗中用于生物体，而且同时具有良好的生物性的物质，且其在医疗领域中具有无可替代的重要地位[4]。而骨科生物医用材料则是主要应用于骨折、骨损伤、骨修复等过程中，目的是通过对受损骨骼进行修复或者直接取代受损骨骼使患者可以恢复正常行动能力。当下全球人口数量大，每年因意外而受伤的人也很多，这直接形成了市场对骨科相关产品的巨大需求量，因此现在骨科生物医用材料一直是一个非常重要的研究热点[5]。另外由于在使用过程中的不同条件和对理化性质、相容性的要求，对其研究和制备过程有了更高的要求。

目前在骨科疾病治疗过程中有几十种常见骨科生物医用材料，所以其分类方法也极为多样。按照材料自身的属性来分[6-7]，可分为复合材料、陶瓷材料等；按照材料的生物亲和力及相容性分，可分为惰性材料、活性材料及可降解材料等。

1.1. 生物惰性材料

生物惰性材料与人体的生物相容性极好，将其植入人体后与周围人体组织几乎不发生生化反应[8]。在手术过程中放置到人体内的惰性材料的外观形貌以及自身的性质不会发生改变，因此其在人体中主要起到承力的作用，而且是比较稳定的，这在患者术后的运动能力恢复方面可以起到较好的保证作用。但由于其弹性模量与真正的人体骨骼相比还是有所差别的，所以在使用过程中有可能会造成手术之后骨不连或再次骨折的情况发生[9]。

1.2. 生物活性材料

生物活性材料可以在使用过程中通过与周围的人体组织相接触从而发生一定程度的生化反应，在生物医疗材料中也较为常见[10]。目前使用较多的主要有生物活性玻璃材料、羟基磷灰石材料等。其中研究最为全面、最为完整的就是羟基磷灰石材料，因为其有一种最重要的性能就是其可以在人体中引导新骨形成，这在患者的术后护理休养过程中是极为重要的。但同时也具有抗弯折性能较差、自身比较脆的缺点，所以在承力方面的应用受到了一些限制。同样因自身材料性能较脆而在使用时受到限制的生物活性玻璃材料也可以对患者术后休养过程起到极大的帮助，因为其可以修复损坏的组织并起到一定的替代作用。

1.3. 生物可降解材料

生物可降解材料是目前最受关注的生物医疗材料，因为其可以在人体体液环境中发生一定的反应，最后被人体吸收或者逐渐被排出体外[11]。这样既可以在术后护理过程中对人体起到极大的帮助，同时又不会对人体造成损害或不良反应。可降解陶瓷、高分子材料虽然在生物相容性、生物功能性、药物控释技术等方面具有很大优势，但其缺点也同样很明显。

可降解金属材料则很好地避免了这些问题，是一种非常理想的可用做骨科内植物的材料，但目前对此仍需进一步研究，一旦相应的技术成熟，金属生物材料在生物材料领域中将会产生巨大的影响。其中研究较多的就是具有轻量化优点的镁及镁合金，因为其与人体皮质骨的骨相非常接近，且可以促进骨愈合；镁合金降解之后形成的镁元素也是人体代谢过程中不可缺少的一环，在患者术后护理过程中对骨骼的重新生成具有极其重要作用。

2. 3D打印技术及材料

3D打印技术近年来在骨科、关节外科等领域中应用较多。同时，3D打印技术也可以在术前及骨科护理过程中对患者起到较大的帮助作用，还可以作为一种新型的辅助讲授工具使用[12]。

2.1. 实物模型

在患者进行过相关的医学检查之后，为了更加透彻、更加清晰地展现出患者的实际病情以供医生在病情探讨阶段进行更好的分析或者对患者进行更好地解释说明，可以通过3D打印技术制作出与患者实际情况一模一样的实物模型。这样既可以让医生面对复杂的脊柱侧弯、骨折等情况时可以提前进行模拟演练以提高手术精准度和成功率，同时也可以减少患者在手术过程中发生感染或者发生术后并发症的可能性。

2.2. 内植物

目前我们国家食品药品监督管理总局已经批准了使用3D打印技术制造骨科内植物，但其提供的可供选择的型号较少，只有有限的几种，这显然是无法满足现在病损复杂的患者。近年来，由于3D打印技术的不断发展进步，已经可以达到按照患者的实际病情以及在治疗过程中的特殊需求去制定合适的内植物，这可以对骨缺损和修复方面提供一种更加行之有效的手段，这也可以说是3D打印技术在骨科领域中最有前景的使用方向。目前仍有许多科研单位和医疗机构在更加深入地研究使用3D打印技术去制造内植物，对此近年来也出现了许多优秀的科研成果。如北京大学第三医院研究团队通过对钛合金进行3D打印制备了全世界首例全微孔型3D打印内植物，并证实了其可以在对脊椎肿瘤的重建和恢复过程中起到极大的作用[13]。

2.3. 导航导板

3D打印技术的另一个应用就是在制作导航导板方面，通过3D打印制备导板，不仅可以提升手术过程中的精准性，使钉子的植入位置更加精准；也可以大幅提升手术效率。

孙茂淋[14]等通过在全膝关节置换手术中使用3D打印技术制备的导航导板，发现与传统的手术方法相比，这种方法可以大幅降低手术过程中的失血量，且在术后恢复阶段患者的恢复效果也更好。而且这种方法在治疗骨盆肿瘤的截骨手术中，同样可以起到比传统手术方法更加良好的效果。通过3D打印技术制作导航导板不仅适用，而且精度较高、手术时间短、术后并发症的发生几率同样也很低，这对患者术后快速康复是极为有利的。

通过3D打印技术可以将新型材料在医学领域进行更加深入的应用，让医患双方都对病情有更加清晰的认识，提升医患双方交流效率，让医生对手术更加熟练、更有把握，提升手术成功率；让患者对自己病情及治疗方案更加清楚，在治疗过程中降低患者对未知手术过程的恐惧，有利于患者心理健康。这不仅对手术过程有利，而且在术后的护理及恢复阶段更是可以起到极大的作用。

同样3D打印技术也可以应用于健康教育以及护理带教中，对于医学护理方向中，临床护理实习是非常重要的一环，这不仅可以将护理专业学生几年来学习到的理论知识与实践相结合，更可以让他们对实际护理过程有更加深入、直观的了解。而骨科护理方面的实习，因为面对的都是一些极其复杂、抽象的病情，因此需要学生对此有丰富的想象力，而老师仅通过书本、口头讲授、课件等方式显然也极其困难去表达自己的想法。因此使用3D打印技术制造实物，将其应用于骨科临床护理带教中，可以让学生理解护理要点，也可让老师更加直观地传授相关的经验。

3. 高分子医用材料

3.1. 天然高分子材料

壳聚糖是由甲壳素脱乙酰化而制得，属于天然高分子聚合物，因其具有良好的生物降解性、相容性、活性、低免疫反应及促进伤口愈合等特性而被广泛使用。壳聚糖结构与人体骨基质中的主要组成部分糖胺聚糖结构相似，且其具有极强的骨诱导性，同时也能够促进细胞黏附、刺激新生血管。

胶原蛋白存在于人体不同组织中，也是一种天然高分材料，根据不同属性可分为很多种类。目前最常见的就是Ⅰ-Ⅳ型胶原蛋白，而在人体中分布最多、最广泛的则是Ⅰ型胶原蛋白。研究表明，其可以诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，这点已经在骨组织修复方面有了大量应用。

3.2. 人工高分子材料

目前已开发出许多可用作骨修复的人工合成高分子材料，其主要包括聚丙交酯（聚乳酸）、聚己内酯、聚乙交酯等。其中聚乳酸的应用最为广泛，因为聚己内酯亲水性较高，导致其降解速率较低。根据不同的旋光性可将聚乳酸分为右旋聚乳酸、外消旋聚乳酸、左旋聚乳酸三种。左、右旋聚乳酸是半结晶聚合物，降解速度慢，是外科整形材料及内植材料等的理想材料。聚乙醇酸是线性脂肪族聚酯，结构简单，具有良好的生物相容性、可降解性和良好的加工性，目前主要用于可吸收螺钉、纤维抗氧化等方面。

4. 结语

随着目前医学与材料领域的逐渐发展，各种新材料也层出不穷。相信未来还会有更多、更合适、性能更加优良的材料和技术出现，在提升医疗技术的前提下，也可为患者减轻痛苦，为患者在术后护理阶段营造更加良好的环境，同时也可以反过来推动医疗领域的发展。

（来源：秦立宁,许娜,董静,董栋,林源.基于骨科护理应用发展的新型材料研究[J].合成材料老化与应用,2021,50(03):152-154.）