野生動(dòng)物骨修復(fù)的思考

杜娟 張生 呂灝

摘要：野生動(dòng)物骨修復(fù)是野生動(dòng)物在飼養(yǎng)管理過(guò)程中經(jīng)常遇到的醫(yī)療救治問(wèn)題。目前多用不銹鋼材料，野生動(dòng)物多具有起跳速度迅捷，加速度快的特點(diǎn)。由于不銹鋼材質(zhì)承壓能力差，野生動(dòng)物術(shù)后不可控的奔跑跳躍，容易造成鋼釘斷折，鋼板扭曲，骨折部位再次移位，導(dǎo)致手術(shù)失敗。高性能碳纖維復(fù)合材料具有重量輕，強(qiáng)度大，彈性模量與骨組織接近，不導(dǎo)電，無(wú)電解，對(duì)射線無(wú)遮擋，生物相容性好的優(yōu)點(diǎn)，用在野生動(dòng)物骨科修復(fù)材料上優(yōu)勢(shì)多，適用性強(qiáng)，有望成為野生動(dòng)物骨修復(fù)的新材料。

關(guān)鍵詞：野生動(dòng)物;高性能碳纖維復(fù)合材料;強(qiáng)度;模量

1 野生動(dòng)物行為學(xué)

生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物，即動(dòng)物、植物、微生物以及它們所擁有的基因和生存環(huán)境。野生動(dòng)物是自然環(huán)境不可分割的組成部分，與地形、氣候、土壤、植物等要素相互制約，融合成一個(gè)統(tǒng)一的整體。每個(gè)物種都有其特定的棲息地。不同的物種和同種類個(gè)體間都存在著對(duì)棲息地的空間和生活資料而發(fā)生的競(jìng)爭(zhēng)。而這種競(jìng)爭(zhēng)也完全符合達(dá)爾文的適者生存，物競(jìng)天擇的進(jìn)化論。因此野生動(dòng)物的爭(zhēng)斗是一種比較頻繁的自然現(xiàn)象。每種野生動(dòng)物都具有固定的發(fā)情期，特別是鳥(niǎo)類和哺乳動(dòng)物，發(fā)情期時(shí)，即便平時(shí)十分溫順的動(dòng)物也會(huì)出現(xiàn)攻擊性極強(qiáng)的行為。因此發(fā)情期的爭(zhēng)斗也是十分兇殘和頻繁的。野生動(dòng)物的圈養(yǎng)模式相對(duì)于自然棲息地空間狹小，密度大，自然行為減少，刻板行為增多，這些行為特點(diǎn)也導(dǎo)致野生動(dòng)物爭(zhēng)斗比較頻繁，外傷病例多發(fā)尤以四肢骨折較為常見(jiàn)，致殘率和致死率較高。

2 野生動(dòng)物骨修復(fù)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

野生動(dòng)物由于樣本的稀缺性、特殊性和野生動(dòng)物特殊的生理習(xí)性，導(dǎo)致了治療方案可查性的相關(guān)文獻(xiàn)稀少。目前國(guó)內(nèi)對(duì)野生動(dòng)物疾病診治階段還是以臨床獸醫(yī)經(jīng)驗(yàn)為主，特別是骨折的治療及后續(xù)護(hù)理工作，現(xiàn)階段還是以將人醫(yī)和伴侶動(dòng)物的治療經(jīng)驗(yàn)方法套用于野生動(dòng)物，修復(fù)材料多用醫(yī)用不銹鋼。無(wú)論哪種理論和方法，骨折固定有效、牢靠仍是骨折固定的重要標(biāo)準(zhǔn)。雖然骨折治療的理念不斷更新，方法多元化，內(nèi)固定材料的研發(fā)力度日益加大，但是骨折不愈合率仍高達(dá)8%～10%。野生動(dòng)物由于其特有的生理特性，沒(méi)有自我保護(hù)意識(shí)，可控性差，造成野生動(dòng)物骨折手術(shù)術(shù)后護(hù)理難度大，雖手術(shù)成功，但護(hù)理失敗，導(dǎo)致二次手術(shù)。如 2017年11月24日，在青海省玉樹(shù)藏族自治州雜多縣救助一只約十歲半的雌性雪豹，12月進(jìn)行手術(shù)復(fù)位，術(shù)后恢復(fù)較好，但兩個(gè)月后發(fā)現(xiàn)行動(dòng)異常。麻醉進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，該雪豹左后肢股骨的三根鋼釘斷折，鋼板扭曲，股骨再次移位，隨后進(jìn)行二次手術(shù)。一個(gè)月以后，進(jìn)行了麻醉體檢。結(jié)果表明，雪豹正處在第二階段纖維性骨痂形成階段，股骨正在進(jìn)行骨愈合，效果良好。結(jié)合以上病例分析，雪豹第一次手術(shù)后股骨再次移位的主要原因，除了雪豹自身特性，護(hù)理方案不夠完善外，鋼板材質(zhì)不夠堅(jiān)固，強(qiáng)度低，模量低，也是導(dǎo)致骨骼再次移位的主要原因。下面從目前骨科臨床所應(yīng)用的骨修復(fù)材料性能的角度分析探討，以期未來(lái)找到更適合野生動(dòng)物骨折特點(diǎn)的新材料。

3 骨修復(fù)材料當(dāng)前分析與前景展望

目前骨修復(fù)材料多樣，主要包括天然骨材料、無(wú)機(jī)非金屬骨修復(fù)材料，金屬骨修復(fù)材料，及合成高分子修復(fù)材料。

1）天然骨主要包括自體骨、異體骨及異種骨三類。自體骨臨床上免疫排斥反應(yīng)較低，生物相容性較好，骨誘導(dǎo)能力、骨傳導(dǎo)能力和骨修復(fù)能力均較強(qiáng)。雖效果最好，但較為稀缺。同種異體骨是替代自體骨治療大段骨缺損的良好材料，異種骨在口腔修復(fù)領(lǐng)域領(lǐng)先，其他方面仍需進(jìn)一步研究。

2）醫(yī)用無(wú)機(jī)非金屬骨修復(fù)材料化學(xué)穩(wěn)定性良好，很好的生物相容性和生物活性，具有一定的抗壓強(qiáng)度及其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分可控，前景廣闊。

3）金屬骨修復(fù)材料包括醫(yī)用不銹鋼、可降解鎂合金、鈦合金。金屬材料具有良好的彈性模量，機(jī)械強(qiáng)度及充分的骨組織生物愈合條件。醫(yī)用不銹鋼發(fā)展較為成熟，價(jià)格低廉，易加工成型，但承壓力差。316L醫(yī)用不銹鋼最具代表性，一直被廣泛用于骨釘、骨板、人工關(guān)節(jié)等骨修復(fù)植入材料。目前臨床所用的骨科內(nèi)固定材料以鈦合金為主，但是這種材料因其金屬屬性而存在以下問(wèn)題：①具有射線（X射線）遮擋效應(yīng)，相應(yīng)造成影像學(xué)檢查（如CT和MRI）中的視野缺失或稱偽影，以及腫瘤放療劑量的損失;②由于彈性模量約135Gpa，遠(yuǎn)高于人體皮質(zhì)骨約18Gpa。產(chǎn)生顯著應(yīng)力屏蔽作用，不利于骨創(chuàng)傷愈合;③析出的金屬離子，導(dǎo)致局部骨質(zhì)疏松;④金屬材料導(dǎo)電和熱劇效應(yīng)會(huì)對(duì)術(shù)后康復(fù)理療產(chǎn)生不利影響。

鎂及鎂合金，具有輕質(zhì)、適宜力學(xué)性能，有良好的生物相容性、可降解性的優(yōu)點(diǎn)，但是鎂合金存在降解速度過(guò)快，在植入部位產(chǎn)生炎癥等不足。

目前關(guān)于生物鎂合金的研究?jī)H局限于體外和小動(dòng)物體內(nèi)，距離骨科臨床應(yīng)用道路還很漫長(zhǎng)。

4）合成高分子修復(fù)材料。聚醚醚酮作為新興的生物材料，具備生物相容性好，對(duì)射線無(wú)遮擋，彈性模量與骨組織接近，不導(dǎo)電，無(wú)電解反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已被用于神經(jīng)外科、脊柱等方面，然而由于純Peek材料的力學(xué)性能如抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等較低，所以不能直接用于具有承載功能的骨誘導(dǎo)修復(fù)植入體，如骨板、骨釘。目前臨床已經(jīng)開(kāi)始研究聚醚醚酮改性材料，碳纖維是一種強(qiáng)度高，模量高，密度低的增強(qiáng)材料，具有無(wú)毒、耐腐蝕性能好和射線通透性好等優(yōu)點(diǎn)，在PeeK材料中作為增強(qiáng)相可明顯提高其力學(xué)性能。如碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮CF/Peek極大的提高了Peek材料強(qiáng)度、耐磨性，未來(lái)可應(yīng)用于關(guān)節(jié)和創(chuàng)傷的領(lǐng)域[1]。 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）與人體生物相容，且耐腐蝕，長(zhǎng)期接觸酒精、藥物、血脂不會(huì)損傷，易清潔，重量輕，便于移動(dòng)和調(diào)節(jié)。CFRP制成的假肢和矯形器強(qiáng)度高，重量輕，功能更完善。因此碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材 料有望得到骨科臨床實(shí)際應(yīng)用。

臨床上理想的骨修復(fù)材料應(yīng)該具備的特性包括生物相容性、骨生成性、骨傳導(dǎo)性、骨誘導(dǎo)性、合適的孔結(jié)構(gòu)、可降解性及一定的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)骨修復(fù)材料以上必備特性，對(duì)目前運(yùn)用較多的骨修復(fù)材料進(jìn)行評(píng)估，綜合評(píng)估的結(jié)果為自體骨及Peek材料效果最佳。

4 小結(jié)與討論

野生動(dòng)物的生存具有其特有的特性，既具有群居的社會(huì)性同時(shí)又具有領(lǐng)地行為，特有的行為學(xué)和圈養(yǎng)方式導(dǎo)致創(chuàng)傷性疾病多發(fā)，尤以四肢骨折較為常見(jiàn)[2]。骨折內(nèi)固定手術(shù)是有效的治療方法，但野生動(dòng)物術(shù)后的護(hù)理具有特殊性且難度較高，存在手術(shù)成功，但行動(dòng)不可控導(dǎo)致二次移位的問(wèn)題[3]。目前所用骨板，鋼釘?shù)牟馁|(zhì)為鋼，承壓能力差，術(shù)后不可控的跳躍造成鋼釘斷折，鋼板扭曲，骨折再次移位導(dǎo)致手術(shù)失敗。骨修復(fù)材料承壓能力差，密度大，重量大在野生動(dòng)物骨科手術(shù)應(yīng)用上具有一定的局限性和缺點(diǎn)。高性能碳纖維復(fù)合材料不僅重量更輕，而且每單位重量CFRP復(fù)合材料更堅(jiān)固、更硬，與金屬相比更是如此。將鋼與CFRP相比較時(shí)強(qiáng)度相同的碳纖維結(jié)構(gòu)通常是鋼的1/5的重量;比強(qiáng)度是高強(qiáng)度鋼和鈦合金的5～6倍;比模量是這些材料的3～4倍。因此高性能碳纖維復(fù)合材料材料的重量輕、強(qiáng)度大、模量高，用在野生動(dòng)物骨科修復(fù)材料上優(yōu)勢(shì)多，適用性強(qiáng)。

從野生動(dòng)物特殊性角度考慮，研發(fā)更適合野生動(dòng)物特性的重量輕，強(qiáng)度高，彈性模量與骨組織接近，生物相容性好的新材料很有必要，目前該材料未得到廣泛推廣和應(yīng)用。高性能碳纖維復(fù)合材料成本較高未普及，應(yīng)用有局限性，隨這該材料生產(chǎn)工藝的發(fā)展和應(yīng)用的推廣，未來(lái)有望在野生動(dòng)物骨修復(fù)應(yīng)用上進(jìn)行進(jìn)一步探索。

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