高考申論題
114年
[醫學工程] 生物材料學
第 四 題
將骨水泥用注射打針的方式，注射到脊椎骨骨折空洞處，是治療脊椎壓迫性骨折的一種治療方式，稱之為脊椎成型術，但是壓迫性骨折除了痛還會合併許多問題，像是因骨折造成的脊椎變形，就無法單靠脊椎成型術改善。因此新一代的灌骨水泥方式，稱為氣球撐開術，是先將一個特製的氣球置入脊椎骨折空洞處，將氣球撐開以恢復壓扁的脊椎，改善變形後，再灌骨水泥。請說明最常用之骨水泥主要高分子材料為何？（5 分）相較於脊椎成型術，請舉兩個氣球撐開術的優點。（10 分）請問氣球材料的玻璃轉移溫度要選擇較高的或較低的溫度與其理由。（5 分）氣球材料的特性是耐酸的或耐高溫的？並說明理由。（5 分）若脊椎有感染發生時，如何進行氣球撐開術？（5 分）
📝 此題為申論題
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本題考查生醫材料在骨科臨床上的具體應用。解題時應先確認核心材料為 PMMA，再利用對比法（脊椎成型術 vs 氣球撐開術）點出氣球撐開術的物理結構優勢；針對材料特性（Tg、耐高溫/耐酸），需連結人體生理環境（體溫、發炎微環境）與 PMMA 聚合放熱的化學反應；最後針對感染，直覺聯想生醫材料的載藥改質（如抗生素骨水泥）。
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【破題】 脊椎後凸成型術（氣球撐開術，Kyphoplasty）透過植入高壓氣球重建骨折椎體高度，是改良傳統脊椎成型術（Vertebroplasty）的重要生醫工程技術。此技術對材料的力學與熱/化學穩定性有嚴格要求。 【論述】
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脊椎成型與生醫材料
💡 脊椎壓迫性骨折之生醫材料特性、臨床術式比較與感染對策。
| 比較維度 | 脊椎成型術 (VP) | VS | 氣球撐開術 (KP) |
|---|---|---|---|
| 高度恢復 | 僅填充，難矯正變形 | — | 氣球撐起可矯正後凸 |
| 灌注壓力 | 高壓推入 | — | 低壓填充空腔 |
| 滲漏風險 | 較高，易壓迫神經 | — | 較低，安全性提升 |
| 力學機制 | 直接強化結構 | — | 先重建空間再填充 |
💬氣球撐開術透過力學重建顯著提升安全性與功能恢復效果。
