生物软组织的力学性能

1、生物组织中的力学性质？

生物力学的研究内容

生物的各个系统，特别是循环系统和呼吸系统的动力学问题，是人们长期研究的对象。循环系统动力学主要研究血液在心脏、动脉、微血管、静脉中流动，以及心脏、心瓣的力学问题。呼吸系统动力学主要研究在呼吸过程中，气道内气体的流动和肺循环中血液的流动，以及气血间气体的交换。

所有这些工作，包括生物材料的流变性质和动力学的研究，不仅有助于对人体生理、病理过程的了解，而且还能为人工脏器的设计和制造提供科学依据。生物力学还研究植物体液的输运。

环境对生理的影响也是生物力学的一个研究内容。众所周知，氧对生物体的发育有很大影响，在缺氧环境下生物体发育较慢，在富氧环境下发育较快。即使在短期内，环境的影响也是明显的。实验表明：在含10%的氧气、压力为一个大气压的环境中的幼鼠，即使只生活24小时，在直径为15～30微米的肺小动脉壁下，也会出现大量的纤维细胞。若延续4～7天，纤维细胞则会过渡为典型的平滑肌细胞，这无疑会影响肺循环中血液的流动。又如处于高加速度状态中的人，其血液的惯性会有明显的改变，悬垂器官会偏离原位，从而改变体内血液的流动状态。

在设计水中航行的工具时，经常需要考虑最佳外形、最佳推进方式和最佳操纵方式。由于自然选择，具有这些优点的水生物较易生存下来。因此，研究某些水生物的运动可以得到一些值得借鉴的知识。

例如，海豚是一种较高级的动物，它具有高效率的推进机制和很好的外形，特别是它的皮肤，分为两层，其间充满了弹性纤维和脂肪组织，具有特殊的减阻特性，在高速游动时能够保持层流边界层状态，这是因为它的皮肤对边界层中压力梯度变化十分敏感，能作适当的弹性变形以降低逆压梯度，因而在高速游动时，表皮能产生波状运动以抑制端流的出现。又如纤毛虫的运动是通过纤毛的特殊运动实现的，在人的呼吸道内也保持有这种低级生物的运动方式，即利用纤毛排除呼吸道内的某些异物。总之，研究大自然中生物运动的意义是很明显的。

人体各器官、系统，特别是心脏-循环系统和肺脏-呼吸系统的动力学问题、生物系统和环境之间的热力学平衡问题、特异功能问题等也是当前研究的热点。生物力学的研究，不仅涉及医学、体育运动方面，而且已深入交通安全、宇航、军事科学的有关方面。

生物固体力学是利用材料力学、弹塑性理论、断裂力学的基本理论和方法，研究生物组织和器官中与之相关的力学问题。

在近似分析中，人与动物骨头的压缩、拉伸、断裂的强度理论及其状态参数都可应用材料力学的标准公式。但是，无论在形态还是力学性质上，骨头都是各向异性的。20世纪70年代以来，对骨骼的力学性质已有许多理论与实践研究，如组合杆假设，二相假设等，有限元法、断裂力学、应力套方法和先测弹力法等检测技术都已应用于骨力学研究。

骨是一种复合材料，它的强度不仅与骨的构造也与材料本身相关。骨是骨胶原纤维和无机晶体的组合物。骨板由纵向纤维和环向纤维构成，骨质中的无机晶体使骨强度大大提高，体现了骨以最少的结构材料来承受最大外力的功能适应性。

木材和昆虫表皮都是纤维嵌入其他材料中构成的复合材料，它与由很细的玻璃纤维嵌在合成树脂中构成的玻璃钢的力学性质类似。动物与植物是由多糖、蛋白质类脂等构成的高聚物，应用橡胶和塑料的高聚物理论可得出蛋白质和多糖的力学性质。粘弹性及弹性变形、弹性模量等知识不仅可用于由氨基酸组成的蛋白质，也可用来分析有关细胞的力学性质。如细胞分裂时微丝的作用力，肌丝的工作方式和工作原理及细胞膜的力学性质等。

生物流体力学是研究生物心血管系统、消化呼吸系统、泌尿系统、内分泌以及游泳、飞行等与水动力学、空气动力学、边界层理论和流变学有关的力学问题。它一般将生物材料分为体液、硬组织和软组织，肌肉则属较为特殊的一类。

体液中以血液为研究的重点，主要研究血液的粘性和影响粘性的因素(如管径、有形成分和红细胞)，以及流动中红细胞在管系支管中的比积分配问题，红细胞本身的力学性质，红细胞之间的相互作用，红细胞与管壁的作用等。人和动物体内血液的流动、植物体液的输运等与流体力学中的层流、湍流、渗流和两相流等流动型式相近。

在分析血液力学性质时，血液在大血管流动的情况下，可将血液看作均质流体。由于微血管直径与红细胞直径相当在微循环分析时，则可将血液看作两相流体。当然，血管越细，血液的非牛顿特性越显著。

人体内血液的流动大都属于层流，在血液流动很快或血管很粗的部位容易产生湍流。在主动脉中，以峰值速度运动的血液勉强处于层流状态，但在许多情况下会转变成湍流。尿道中的尿流往往是湍流；而通过毛细血管壁的物质交换则是一种渗流。对于血液流动这样的内流，因心脏的搏动血液流动具有波动性，又因血管富有弹性故流动边界呈不固定型。因此，体内血液的流动状态是比较复杂的。

对于软组织，则以研究它的流变性质，建立本构关系为主，因为本构关系不单是进一步分析它的力学问题的基础，而且具有临床意义。对于硬组织，除了研究它的流变性质外，对骨骼的消长与应力的关系也进行了大量研究。

流体力学的知识也用于动物游泳的研究。如鱼的体型呈流线型，且易挠曲，可通过兴波自我推进。水洞实验表明，在鱼游动时的流体边界层内，速度梯度很大，因而克服流体的粘性阻力的功率也大。

小生物和单细胞的游动，也是外流问题。鞭毛的波动和纤毛的拍打推动细胞表面的流体，使细胞向前运动。精子用鞭毛游动，水的惯性可以忽略，其水动力正比于精子的相对游动速度。原生动物在液体中运动，其所受阻力可以根据计算流场中小颗粒的阻力公式(斯托克斯定律)得出。

此外，空气动力学的原理与方法常用来研究动物的飞行。飞机和飞行动物飞行功率由两部分组成：零升力功率和诱导功率。前者用来克服边界层内的空气粘性阻力；后者用来向下加速空气，以提供大小等于飞机或飞行动物重量的升力。鸟在空中可以通过前后拍翅来调节滑翔角度，这与滑翔机襟翼调节的作用一样。风洞已用于研究飞行动物的飞行特性，如秃鹫、蝙蝠的滑行性能与模型滑翔机非常相似。

运动生物力学是用静力学、运动学和动力学的基本原理结合解剖学、生理学等研究人体运动的学科。用理论力学的原理和方法研究生物是个开展得比较早、比较深入的领域。
生物力学的研究特点

进行生物力学的研究首先要了解生物材料的几何特点，进而测定组织或材料的力学性质，确定本构方程、导出主要微分方程和积分方程、确定边界条件并求解。对于上述边界问题的解，需用生理实验去验证。若有必要，还需另立数学模型求解，以期理论与实验相一致。

生物力学与其他力学分支最重要的差别是：其研究的对象是生物体。因此，在研究生物力学问题时，实验对象所处的环境十分重要。作为实验对象的生物材料，有在体和离体之分。在体生物材料一般处于受力状态(如血管、肌肉)，一旦游离出来则处于自由状态，即非生理状态(如血管、肌肉一旦游离，当即明显收缩变短)。两种状态材料的实验结果差异较大。

在体实验分为麻醉状态和非麻醉状态两种情况。至于离体实验，在对象游离出来后，根据要求可以按整体正位进行实验，或进一步加工成试件进行实验。不同的实验条件和加工条件，对实验结果的影响很大。这正是生物力学研究的特点。

2、软组织损伤后为什么越静养越不好？

许多人平时在运动和生活中不注意保护自己，导致软组织损伤。有的医生建议静养休息，不能再进行强度训练运动，但是事实软组织损伤静养反而不好，这是为什么呢？

1、合理静养，不然身体机能会退化

休息不是无用的，合理休息有助于恢复，过度使用会导致各种功能的退化。软组织损伤后，在一周内会有一个急性期。炎症在急性期很活跃，我们需要制动和休息来给软组织一个良好的修复环境。经过急性期后，软组织修复进入第二阶段，即损伤后再生阶段。在这个阶段，越来越多的胶原纤维开始在受损组织中生长以连接受损组织。通过合理的功能性机械刺激，促进新生组织更接近正常组织。

2、制动对韧带的影响

制动将导致胶原纤维产量减少、胶原纤维排列紊乱、新组织的物理结构和机械性能恶化以及韧带附着处骨组织的吸收。损伤韧带早期控制性低强度运动可以提高疤痕的硬度和强度，减少疤痕增生和肥大。运动还可以增加愈合组织的生物力学功能，使新生长的组织在各种功能和结构上更接近正常组织。

3、制动对骨骼的影响

骨折后，我们需要制动，但骨痂形成后，必须逐渐开始负重。长期停用会导致骨质流失、骨质疏松和高钙血症，骨骼没有应力刺激，不利于骨折愈合。锻炼有助于全身血液和新陈代谢，促进骨折愈合。静养我们必须理合理运用，不能过于静养，也不能急于恢复功能。

受损组织随时间愈合，但愈合后的组织由于缺乏应激刺激无法适应正常活动而出现症状。所以，损伤后不能过于静养，应该循序渐进地增加运动量。

3、种植材料应具备哪些性能

种植材料需具备性能：
（1）良好的生物学性能：
①组织相容性：指材料植入后与机体软、硬组织及体液接触时，具有良好的亲和关系。
②生物力学相容性：硬组织及体液接触时，材料的力学性能（弹性模量等参数）与骨组织相近，以避免种植体受力时在与骨组织的界面上形成过大应力集中。
（2）良好的机械性能：
种植技术是建立在近代机械加工的发展基础之上的，良好的加工性能才能满足形态设计的需要，咬合是牙的基本功能，种植体能医|学考试网够承载静态和动态咀嚼咬合力，不致在漫长的使用过程中发生折断、变形、磨损。
（3）良好的加工成形性能：
临床上大量使用外形尺寸一致，表面加工精细的标准化种植体，有时也针对个体解剖形态特点用种植材料个别制作，以恢复缺损的硬组织。
（4）良好的耐消毒灭菌性能：
种植体在植入前必须严格地施行消毒灭菌，因此要求所用的种植材料不会因高压、高温、各种消毒液体和气体的浸泡熏蒸、紫外线和γ射线照射等处理而发生变性，又不会滞存残量消毒物质，以保证种植手术的安全和成功。

4、生物材料的应用发展

⑴生物相容性
生物相容性主要包括血液相容性、组织相容性。材料在人体内要求无不良反应，不引起凝血、溶血现象，活体组织不发生炎症、排拒、致癌等。
⑵力学性能
材料要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等医用要求。
⑶耐生物老化性能
材料在活体内要有较好的化学稳定性，能够长期使用，即在发挥其医疗功能的同时要耐生物腐蚀、耐生物老化。
⑷成形加工性能
容易成形和加工，价格适中。 按材料功能划分：
*1、血液相容性材料 如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等；
*2、软组织相容性材料 如隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体、聚硅氧烷、聚氨基酸等，用于人工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域；
*3、硬组织相容性材料 如医用金属、聚乙烯、生物陶瓷等，关节、牙齿、其它骨骼等；
*4、生物降解材料 如甲壳素、聚乳酸等，用于缝合线、药物载体、粘合剂等；
*5、高分子药物多肽、胰岛素、人工合成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等。
按材料来源分类：
*1、自体材料
*2、同种异体器官及组织；
*3、异体器官及组织；
*4、人工合成材料；
*5、天然材料
根据组成和性质分为：
* 1、生物医用金属材料
* 2、医用高分子材料
* 3、医用无机非金属材料
生物医用金属材料
较优秀的生物医用金属材料有，医用不锈钢、钴基合金、钛及钛合金、镍钛形状记忆合金、金银等贵重金属、银汞合金、钽、铌等金属和合金。
⑴医用不锈钢
具有一定的耐腐蚀性和良好的综合力学性能，且加工工艺简便，是生物医用金属材料中应用最多，最广的材料。
常用钢种有US304、316、316 L、317、317L等。
医用不锈钢植入活体后，可能发生点蚀，偶尔也产生应力腐蚀和腐蚀疲劳。医用不锈钢临床前消毒、电解抛光和钝化处理，可提高耐蚀性。
医用不锈钢在骨外科和齿科中应用较多。
⑵钴基合金
钴基合金人体内一般保持钝化状态，与不锈钢比较，钴基合金钝化膜更稳定，耐蚀性更好。在所有医用金属材料中，其耐磨性最好，适合于制造体内承载苛刻的长期植入件。
在整形外科中，用于制造人工髋关节、膝关节以及接骨板、骨钉、关节扣钉和骨针等。在心脏外科中，用于制造人工心脏瓣膜等。
⑶医用钛和钛合金
不仅具有良好的力学性能，而且在生理环境下具有良好的生物相容性。由于其比重小，弹性模量较其他金属更接近天然骨，故广泛应用于制造各种能、膝、肘、肩等人造关节。此外，钛合金还用于心血管系统。钛合金耐磨性能不理想，且存在咬合现象，限制了其使用范围。
生物医用高分子
按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、硬组织材料和生物降解材料。其可满足人体组织器官的部分要求，因而在医学上受到广泛重视。已有数十种高分子材料适用于人体的植入材料。
* 软组织材料：故主要用作为软组织材料，特别 是人工脏器的膜和管材。聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡胶膜和管，可用于制造人工肺、肾、心脏、喉头、气管、胆管、角膜。聚酯纤维可用于制造血管、腹膜等。
* 硬组织材料：丙烯酸高分子（即骨水泥）、聚碳酸醋、超高分子量聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、尼龙、硅橡胶等可用于制造人工骨和人工关节。
* 降解材料：脂肪族聚醋具有生物降解特性，已用于可接收性手术缝线。
生物医用无机非金属材料
生物无机材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃和医用碳素材料。
按植入生物活体内引起的组织与材料反应，生物陶瓷分为：
⑴近于惰性的生物陶瓷，如氧化铝生物陶瓷、氧化锆生物陶瓷、硼硅酸玻璃；
⑵表面活性生物陶瓷，如磷酸钙基生物陶瓷、生物活性玻璃陶瓷；
⑶可吸收性生物陶瓷，如偏磷酸三钙生物陶瓷、硫酸钙生物陶瓷。
生物活性玻璃陶瓷植入活体后，能够与体液发生化学反应，并在组织表面生成羚基磷灰石层，故可用于人工种植牙根、牙冠、骨充填料和涂层材料。
与自然骨比较，生物活性玻璃陶瓷虽然具有较高的强度，但韧性较差，弹性模量过高，易脆断，在生理环境中抗疲劳性能较差，还不能直接用于承力较大的人工骨。
医用碳素材料：具有接近于自然骨的弹性模量。
医用碳素材料疲劳性能最优，强度不随循环载荷作用而下降。无序堆垛的碳材料耐磨性理想。
医用碳素材料在生理环境中较稳定，近于惰性，具有较好的生物相容性，不会引起凝血和溶血反应，特别适合于在生理环境中使用。
医用碳材料已大量用于心血管系统的修复，如人工心脏瓣膜、人工血管。还可作为金属和聚合物的涂层材料。
生物医用复合材料
生物医用复合材料是由二种或二种以上不同材料复合而成的。
按基材分为：高分子基、陶瓷基、金属基等生物医用复合材料。
按增强体形态和性质分为纤维增强、颗粒增强、生物活性物质充填生物医用复合材料。
按材料植入体内后引起的组织与材料反应分为：生物惰性、生物活性和可吸收性生物医用复合材料。

5、生物力学的研究现状

60年代初，一批工程科学家同生理学家合作，对生物学、生理学和医学的有关问题，用工程的观点和方法，进行了较为深入的研究。其中有些课题的研究逐渐发展成为生物力学的分支学科，如以研究生物材料的力学性能为主要内容的生物流变学。它一般将生物材料分为体液、硬组织和软组织，肌肉则属较为特殊的一类。体液中以血液为研究的重点，主要研究血液的粘性和影响粘性的因素（如管径、有形成分和红细胞）以及流动中红细胞在管系支管中的比积分配问题，红细胞本身的力学性质，红细胞之间的相互作用，红细胞与管壁的作用等。对于软组织，则以研究它的流变性质，建立本构关系为主，因为本构关系不单是进一步分析它的力学问题的基础，而且具有临床意义。对于硬组织，除了研究它的流变性质外，对骨骼的消长与应力的关系也进行了大量研究。
各个系统，特别是循环系统和呼吸系统的动力学问题，是人们长期研究的对象。循环幕统动力学主要研究血液在心脏、动脉、微血管床、静脉中流动以及心脏、心瓣的力学问题。一方面研究其管系中的流动，另一方面则着重分析局部的流态，如在管弯、管叉、驻点处的流态，这是因为动脉粥样化的形成和恶化被认为与局部流态有关。呼吸系统动力学主要研究在呼吸过程中气道内气体的流动和肺循环中血液的流动，以及气血间气体的交换。
所有这些工作，包括生物材料的流变性质和动力学的研究，不仅有助于对人体生理滴理过程的了解，而且还能为人工脏器的设计和制造提供科学依据。生物力学还研究植物体液的输运(见植物体内的流动）。
环境对生理的影响也是生物力学的一个研究内容。众所周知，氧对生物体的发育有很大影响，在缺氧环境下生物体发育较慢，在富氧环境下发育较快。即使在短期内，环境的影响也是明显的。实验表明：在含10%的氧气、压力为一个大气压（1大气压=101 325帕）的环境中的幼鼠，即使只生活24小时，在直径为15～30微米的肺小动脉壁下，也会出现大量的纤维细胞。若延续4～7天，纤维细胞则会过渡为典型的平滑肌细胞，这无疑会影响肺循环中血液的流动。又如处于高加速度状态中的人，其血液的惯性会有明显的改变，悬垂器官会偏离原位，从而改变体内血液的流动状态。
在设计水中航行的工具时，经常需要考虑最佳外形。最佳推进方式和最佳操纵方式。由于自然选择，具有这些优点的永生物较易生存下来洇此，研究某些水生物的运动可以得到一些值得借鉴的知识。例如，海豚是一种较高级的动物，它具有高效率的推进机制和很好的外形，特别是它的皮肤，分为两层，其间充满了弹性纤维和脂肪组织，具有特殊的减阻特性，在高速游动时能够保持层流边界层状态，这是因为它的皮肤对边界层中压力梯度变化十分敏感，能作适当的弹性变形以降低逆压梯度，因而在高速游动时，表皮能产生波状运动以抑制湍流的出现。又如纤毛虫的运动是通过纤毛的特殊运动实现的，在人的呼吸道内也保持有这种低级生物的运动方式，即利用纤毛排除呼吸道内的某些异物。总之，研究大自然中生物运动的意义是很明显的。

6、6463t5高精级力学性能

力学是一门独立的基础学科，是有关力、运动和介质(固体、液体、气体是撒旦和等离子体)，宏、细、微观力学性质的学科，研究以机械运动为主，及其同物理、化学、生物运动耦合的现象。力学是一门基础学科，同时又是一门技术学科。它研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题;运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系;动力学讨论物体运动和所受力的关系。现代的力学实验设备，诸如大型的风洞、水洞，它们的建立和使用本身就是一个综合性的科学技术项目，需要多工种、多学科的协作。

7、研究动物口腔结构和其力学性能的意义

这类研究总的来说在国内还很不成熟，在一些发达国家还可以，需要资金的支撑。国外有很多科研小组专门研究恐龙等已经灭绝的大型爬行动物的咬力，扑食能力，还有研究大型猫科动物，海洋生物的，牙齿许多特征都是受到所吃食物的紧密影响的，所以对研究动物的进化是有帮助的。

8、生物材料都有那些

生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料。包括金属材料（如碱金属及其合金等）、无机材料（生物活性陶瓷，羟基磷灰石等）和有机材料三大类。有机材料中主要是高分子聚合物材料，高分子材料通常按材料属性分为合成高分子材料（聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸乙醇酸共聚物及其他医用合成塑料和橡胶等）、天然高分子材料（如胶原、丝蛋白、纤维素、壳聚糖等）；

9、产物可能不具有生物活性.什么叫“生物

产物可能不具有生物活性
按材料功能划分： *1、血液相容性材料 如人工瓣膜、人工气管、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等； *2、软组织相容性材料 如隐形眼睛片的高分子材料,人工晶状体、聚硅氧烷、聚氨基酸等,用于人工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域； *3、硬组织相容性材料 如医用金属、聚乙烯、生物陶瓷等,关节、牙齿、其它骨骼等； *4、生物降解材料 如甲壳素、聚乳酸等,用于缝合线、药物载体、粘合剂等； *5、高分子药物多肽、胰岛素、人工合成疫苗等,用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等. 按材料来源分类： *1、自体材料 *2、同种异体器官及组织； *3、异体器官及组织； *4、人工合成材料； *5、天然材料根据组成和性质分为： * 1、生物医用金属材料 * 2、医用高分子材料 * 3、医用无机非金属材料生物医用金属材料较优秀的生物医用金属材料有,医用不锈钢、钴基合金、钛及钛合金、镍钛形状记忆合金、金银等贵重金属、银汞合金、钽、铌等金属和合金. ⑴医用不锈钢具有一定的耐腐蚀性和良好的综合力学性能,且加工工艺简便,是生物医用金属材料中应用最多,最广的材料. 常用钢种有US304、316、316 L、317、317L等. 医用不锈钢植入活体后,可能发生点蚀,偶尔也产生应力腐蚀和腐蚀疲劳.医用不锈钢临床前消毒、电解抛光和钝化处理,可提高耐蚀性. 医用不锈钢在骨外科和齿科中应用较多. ⑵钴基合金钴基合金人体内一般保持钝化状态,与不锈钢比较,钴基合金钝化膜更稳定,耐蚀性更好.在所有医用金属材料中,其耐磨性最好,适合于制造体内承载苛刻的长期植入件. 在整形外科中,用于制造人工髋关节、膝关节以及接骨板、骨钉、关节扣钉和骨针等.在心脏外科中,用于制造人工心脏瓣膜等. ⑶医用钛和钛合金不仅具有良好的力学性能,而且在生理环境下具有良好的生物相容性.由于其比重小,弹性模量较其他金属更接近天然骨,故广泛应用于制造各种能、膝、肘、肩等人造关节.此外,钛合金还用于心血管系统.钛合金耐磨性能不理想,且存在咬合现象,限制了其使用范围. 生物医用高分子按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、硬组织材料和生物降解材料.其可满足人体组织器官的部分要求,因而在医学上受到广泛重视.目前已有数十种高分子材料适用于人体的植入材料. * 软组织材料：故主要用作为软组织材料,特别 是人工脏器的膜和管材.聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡胶膜和管,可用于制造人工肺、肾、心脏、喉头、气管、胆管、角膜.聚酯纤维可用于制造血管、腹膜等. * 硬组织材料：丙烯酸高分子（即骨水泥）、聚碳酸醋、超高分子量聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、尼龙、硅橡胶等可用于制造人工骨和人工关节. * 降解材料：脂肪族聚醋具有生物降解特性,已用于可接收性手术缝线. 生物医用无机非金属材料生物无机材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃和医用碳素材料. 按植入生物活体内引起的组织与材料反应,生物陶瓷分为： ⑴近于惰性的生物陶瓷,如氧化铝生物陶瓷、氧化锆生物陶瓷、硼硅酸玻璃； ⑵表面活性生物陶瓷,如磷酸钙基生物陶瓷、生物活性玻璃陶瓷； ⑶可吸收性生物陶瓷,如偏磷酸三钙生物陶瓷、硫酸钙生物陶瓷. 生物活性玻璃陶瓷植入活体后,能够与体液发生化学反应,并在组织表面生成羚基磷灰石层,故可用于人工种植牙根、牙冠、骨充填料和涂层材料. 与自然骨比较,生物活性玻璃陶瓷虽然具有较高的强度,但韧性较差,弹性模量过高,易脆断,在生理环境中抗疲劳性能较差,目前还不能直接用于承力较大的人工骨. 医用碳素材料：具有接近于自然骨的弹性模量. 医用碳素材料疲劳性能最优,强度不随循环载荷作用而下降.无序堆垛的碳材料耐磨性理想. 医用碳素材料在生理环境中较稳定,近于惰性,具有较好的生物相容性,不会引起凝血和溶血反应,特别适合于在生理环境中使用. 医用碳材料已大量用于心血管系统的修复,如人工心脏瓣膜、人工血管.还可作为金属和聚合物的涂层材料. 生物医用复合材料生物医用复合材料是由二种或二种以上不同材料复合而成的. 按基材分为：高分子基、陶瓷基、金属基等生物医用复合材料. 按增强体形态和性质分为纤维增强、颗粒增强、生物活性物质充填生物医用复合材料. 按材料植入体内后引起的组织与材料反应分为：生物惰性、生物活性和可吸收性生物医用复合材料.