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颅骨修补材料篇(1):颅骨修补材料汇总
完整的颅骨不仅有助于维持头面部外形，而且还是颅脑与外界的一种屏障。颅骨缺损是临床上一种常见的继发性疾病。主要见于各种外伤和术后，如电击伤、车祸伤、枪弹伤、颅骨恶性肿瘤切除、先天性畸形、去颅骨瓣减压术后等。达到以下3个要求即颅骨重建成功：
(1)保持硬脑膜的完整性，即大脑的保护;
(2)颅脑与外界之问的屏障保护，即生物力学稳定;
(3)维持头部正常穹窿状外形，即美学要求。
1、颅骨缺损的修复材料
理想的颅骨缺损修复材料需要具备以下7点：(1)获取方便;(2)生物相容度高;(3)重建颅骨轮廓;(4)大脑屏障保护，抗外力;(5)具有诱导成骨潜能;(6)头颅影像检查兼容;(7)无供区问题，可降解，在一定的时间内被宿主骨替代，不影响宿主骨修复，无毒副作用。目前，应用于临床的颅骨修复材料主要有自体骨、同种异体骨、异种骨和人工材料。
1.1 自体骨移植
1821年，Vonwalther进行了世界上首例自体骨移植修复颅骨缺损，L011ier于1867年提出了骨膜在骨再生中的重要作用。随后有大量关于自体颅骨瓣、下颌骨外板、肋骨、髂骨和腓骨瓣等移植修复颅骨缺损的文献报道。自体肋骨制成条状或粉末状适用于修复面积较小的颅骨缺损。目前，自体骨修复仍是颅骨重建的金标准，常用的骨组织供区包括颅骨、肋骨、髂骨、腓骨等，自体颅骨外板是首选网，距离中线2cm外的顶骨和枕骨区域可以降低发生静脉窦损伤的风险，是自体骨的常用供区。自体骨组织具有良好的骨传导性和组织相容性，无排异反应，术后骨外露率低，但存在供区有限、塑形困难、增加二次创伤、移植骨具有较高的骨吸收率等问题，临床应用受限。自体骨移植愈合的关键因素是良好的血供和稳定的固定，有利于成骨细胞的迁移;研究表明，自体骨移植修复大面积颅骨缺损的远期骨吸收率非常高，自体肋骨移植表现非常明显问。
1.2 同种异体骨移植
第一次世界大战和第二次世界大战中大量的士兵由于枪击和爆炸造成颅骨缺损，推动了颅骨缺损修复方法的显著进步。20世纪初，出现了用人尸体颅骨移植修复颅骨缺损的报道，Jsicard和CDambrin通过碳酸钠、二甲苯、乙醇、乙醚处理切除下来的颅骨，再通过高温灭菌，解决了异体骨组织处理和保存的问题。20世纪50年代，美国海军骨组织库的建立，使同种异体骨来源、储运和免疫原性得到了解决，异体颅骨移植开始兴起。但术后的高感染率、移植骨吸收率以及宗教、伦理等因素限制了同种异体颅骨移植在临床的广泛应用，且异体骨使用的安全性也一直受到关注，潜在的疾病传播是个不容忽视的问题。
1. 3 异种骨移植
1668年，vanMeekeren用犬骨组织对人颅骨缺损进行修复，这是世界上首例有文献记载的异种骨移植。随后相继出现用猿、兔、牛等骨组织移植于人类。异种骨来源丰富，但免疫原性较强，临床上使用的冻干骨、煅烧骨和脱蛋白骨是将动物骨组织分别经过冻干、高温煅烧、辐照和脱钙等处理，去除了细胞、胶原等有机成分，保留了天然孔隙结构，消除了抗原性，但组织机械强度小，疏松易碎，力学强度差，降低了可塑性。随着人工骨材料的大量研究和成功应用，异种骨的研究和应用逐渐减少。
1.4人工材料移植
人工材料制备方法可控，使用方便，可塑性强，部分材料具有孑L隙结构，可以诱导骨生长，无供区畸形问题，但一些人工材料的生物相容性较差，植入后易发生感染及材料外露。临床上常用的人工修复材料主要有医用钛合金、钛网、羟基磷灰石、聚甲基丙烯酸甲酯、高密度多孔聚乙烯、聚醚醚酮等。
1.4.1 钛合金和钛网
医用钛合金具有较好的生物相容性和较高的机械强度，可以抗击二次外伤，并且通过钛钉就能很容易地固定。但其术中可塑性差，不易调整，临床上术前一般通过计算机辅助设计和制造(cAD/cAM)方法预制成个体化的钛植入体，整个过程大约需要2周，然后通过手术再将个体化的钛合金植入体固定在缺损周围的正常颅骨上。钛金属在术后CT或MRI成像亮度高，患者术后颅内植入物附近如果出现血肿或肿瘤，影像上很难判定。另外，由于钛的热传导作用，患者在极端的天气中常常会感到不适悯。钛网修复颅颌面缺损是一种比较常用的方法，其比较容易根据缺损的形状塑形，固定牢靠，另外还可与其他人工材料如羟基磷灰石合用，增加植入物的稳定性，用于修复大面积颅骨缺损，但术后感染率相对较高。Mukberjee等多中心回顾性研究报道，钛网修复颅骨缺损术后并发症发生率为26.4%，10.3%的患者不得不再次手术取出钛网，最常见的并发症是感染，占二次手术取出钛网患者的69.O%，创伤较其他因素所致的颅骨缺损患者术后并发症的发生率相对要高。
1.4.2 羟基磷灰石
羟基磷灰石的分子结构和钙磷比与正常骨骼中的无机成分极为相似，属于钙磷陶瓷。羟基磷灰石具有良好的生物相容性、骨传导性和骨诱导性，植入体内后，钙和磷会游离出材料表面被身体组织吸收，并诱导出新的骨组织生长。通过cAD/cAM技术，可以在术前根据缺损的大小和形状将羟基磷灰石预制成个性化的植人体，但其主要的问题是术中螺钉固定和术后外力作用容易使其碎裂，术后感染率较高。stefini等暇道1549例采用羟基磷灰石修复的颅骨缺损患者中，27例患者术后发生假体裂开，33例患者发生感染。羟基磷灰石在体内降解过快，通常用来修复颅骨钻孔留下的小面积骨缺损，大面积颅骨缺损(缺损面积大于25cm2)需要辅以钛网固定。
1.4.3 聚甲基丙烯酸甲酯
聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，又名亚克力，是一种透明的热塑性材料，其质量轻、价格低、塑性强，可以根据骨缺损的形状即时塑形，并牢靠地固定，这种固定可以保持20余年，广泛应用于骨科、整形外科和牙科。聚甲基丙烯酸甲酯由两种成分合成，将固体粉末(主要为高聚物成分)和液体(聚甲基丙烯酸甲酯)按2：1混合，很快发生聚合反应，发生固化，这个过程中局部温度可以达到70℃左右。聚甲基丙烯酸甲酯第一次应用于颅颌面骨缺损修复是在20世纪40年代。第二次世界大战期间，医师可以在术中根据缺损部位用手将其塑形成相应形状来修复缺损。随着CAD圮AM技术的不断发展，外科医师可以术前根据颅骨缺损CT影像，3D打印出聚甲基丙烯酸甲酯假体，术中直接植入患者的体内。聚甲基丙烯酸甲酯的主要缺点是质地较脆，外部强力打击易碎裂，术中固化的过程中对周围组织有一定的热力损伤，术后感染和外露的概率较高。Ⅺinger等报道，聚甲基丙烯酸甲酯修复颅骨缺损术后感染发生率为5.8%。
1.4.4 高密度多孔聚乙烯
高密度多孔聚乙烯是一种生物相容性较好的多孔结构材料，在临床上作为一种植入物广泛应用于颅颌面组织缺损的修复与填充，在儿童和成人颅骨缺损的病例中均取得了较好的效果。长期应用表明，高密度多孔聚乙烯与其他人工材料性比具有植入体内后，周围组织可以长人，术后感染发生率低，无排斥反应，可根据条件用钢丝或钛板钛钉固定，且固定牢靠的优点。此外，高密度多孔聚乙烯可塑性好，在100℃水温中软化，经塑形后冷却变硬，可以保持塑形后的形状，术中还可根据缺损的形状任意修整和塑形。高密度多孔聚乙烯的不足之处是价格较贵，在大面积的颅骨缺损中不足以起到结构支撑的作用，且用在眶周等突出部位和窦壁容易外露。我们曾报道，将高密度多孔聚乙烯与自体骨联合应用可以修复复杂的颅骨缺损，术后并发症发生率低旧。
1.4.5 聚醚醚酮
聚醚醚酮是一种全芳香族半晶态热塑性高分子材料，具有良好的生物相容性、耐磨性和稳定的化学特性，耐高温和辐照，可以用高温蒸汽或伽马辐照消毒。自20世纪80年代起，聚醚醚酮作为一种植入体主要是椎间融合器和人工关节置换材料，已广泛应用于脊柱、关节外科。2009年，MMHanason首次报道了聚醚醚酮在颅骨重建中的应用经验，此后关于聚醚醚酮在颅骨缺损修复中应用的报道相继出现，并表现出广阔的应用前景陋锄。聚醚醚酮可塑性强，x线可以穿透，不具有磁性，在CT或MRI图像中无伪影，不影响患者术后影像学分析，颅骨缺损患者选用聚醚醚酮或自体骨修复，二者术后并发症发生率无明显差异。
2、颅骨缺损修复策略
颅骨缺损修复方法的选择主要考虑到缺损部位的局部解剖结构及要求、医师手术经验等。良好的软组织覆盖可以降低术后材料外露和感染的概率。魏福全认为，对于创面基底组织健康而无需远期放射治疗的颅骨缺损创面，修复方法可以有多种，可以选用自体骨或人工材料修复，游离皮瓣覆盖。如果术后需要辅助放射治疗，可以选择钛网修复，筋膜皮瓣或肌皮瓣覆盖。感染性创面不适合选择异种骨或人工材料修复。对于头皮完整，单纯颅骨缺损的患者，可以选择人工材料植入物修复，如有机玻璃，但在眶周或骨质腔窦区域外露的概率很高，易造成手术失败。Reddy等提出颅骨缺损个体化的修复，方案的选择需要综合考虑受伤的原因;缺损的位置、大小和形状;其他因素，如感染创面和术后放射治疗，对于感染性创面建议选择自体组织修复，带血管蒂的骨组织瓣是一个不错的选择。对于颅骨缺损的患儿应选用自体骨组织修复，这样不会影响患儿颅骨的生长发育。用冻存自体颅骨瓣修复比室温储存的颅骨瓣发生骨吸收率要高，但感染率较低。颅骨缺损修复时间越早，骨吸收率越低;新鲜的自体骨移植骨吸收率要较储存的自体骨低。目前尚无关于颅骨缺损大小、患者年龄与并发症之间相关性的报道。
3、展望
至目前为止，还没有一种材料被证实是理想的颅骨缺损修复材料，颅骨修复新材料的研发和支架一种子细胞一生长因子的组织工程骨修复将是未来颅骨重建的发展方向。新的人工修复材料要求生物相容度高，抗感染，具有一定的强度和稳定性，并且能够通过cAD/CAM技术进行个性化的塑形，随着材料科学的不断进步，新型颅骨修复材料将会不断出现。组织工程骨修复是将干细胞接种于能够引导新骨生长的支架材料上，通过生物活性因子刺激干细胞向成骨细胞分化，诱导新生骨形成，完成颅骨缺损的修复，目前已经在部分动物实验中取得了可喜的成就。但动物实验不能代替人体试验，干细胞技术最终应用于临床将是未来发展的方向。
颅骨修补材料篇(2):颅骨修补材料
Titanium Cranioplasty Mesh System
意大利比多亚成立于1967年，是生产与销售医疗器械用品的厂商。专业加工植入性钛金产品，严格遵循CE及ISO9001标准，生产加工高质量产品。比多亚颅额面修补系统钛网、钛钉品种规格齐全，广泛适用于各种病例。产品均选用ASTM国际标准态材料、加工优良。钛金属产品具有足够的机械强度、化学性能稳定、组织相溶性好。产品植入后顺磁适应性佳，不影响CT、MRI 、DSA等各种检查。
颅骨修补材料篇(3):什么情况下颅骨修补应选择人造材料？
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【Ref: Schwarz F, et al. J Neurosurg. 2016 Mar; 124(3): 710-5. doi: 10. 3171/2015. 4. JNS159. Epub 2015 Sep 25.】
去骨瓣减压术常用于治疗各种原因引起的难以控制的颅内压增高，如颅内出血或大面积脑梗死之后的脑水肿。待病情稳定后，考虑到颅骨具有机械保护作用以及美观和治疗上的需要，应给患者进行颅骨修补。最初将术中取下来的自体骨瓣植入，但术后可能有较多的并发症，主要有植入骨瓣被吸收。随着人工植骨材料和三维成像技术的发展，应用人造材料修复可以取得较好的效果，尤其是对有吸收自体骨瓣倾向的患者，人工材料颅骨修补让患者获益更大。德国耶拿大学医院神经外科的Falko Schwarz等回顾性分析1994年至2014年的颅骨修补患者，比较使用自体骨瓣与代用材料“颅骨”的利弊。结果发表在2016年3月的《J Neurosurg》。
自体骨瓣从术中取下来后，置于-80°C的深低温无菌敷料中保存；破碎骨片先用钛连接片拼接成形。人工材料包括陶瓷、聚醚酮树脂和钛合金板等，根据CT三维成像技术塑造出理想的形状。颅骨修补术后6周、3个月、6个月、12个月和以后每年定期CT随访。根据骨质吸收的影像学表现分为两种类型，I型：骨质变薄；II型：颅骨内板和外板完全吸收。II型患者需进行再次修补手术（图1）。
图1. 两种骨质吸收类型。左图为I型，骨质变薄；右图为II型，局部骨质完全吸收。
503例颅骨缺损患者接受自体骨瓣修补，128例患者进行人工材料的颅骨修补手术。随访结果，自体骨瓣植入患者因严重并发症进行二次手术的风险明显高于人工材料颅骨修补患者（OR2.48，95%CI1.11–5.51），其中108例发生自体骨瓣吸收；除外自体骨瓣吸收者，两组患者的并发症无明显差异。多因素分析发现，自体骨瓣吸收与患者年龄（OR0.97，95%CI 0.95–0.98；p<0.001）、分流依赖性脑积水（OR1.73，95%CI1.02–2.92；p=0.04）和植入骨瓣的破裂片在2块以上（OR22.01，95% CI9.43–51.61；p<0.001）明显相关。根据这些因素将患者分为14个亚组进行分析（表1），发现年龄小于30岁组自体骨瓣吸收的阳性预测值（PPV）较高，其中骨瓣完整者为46.1%、骨瓣破裂者为80%、骨瓣破裂和脑积水患者为66.7%。31-60岁的患者在植入破裂骨瓣片后，发生植入骨质吸收的PPV也较高，伴脑积水的植入骨质吸收PPV为75.1%，不伴脑积水的PPV为66.7%。
表1. 503例自体骨瓣修补患者发生移植骨吸收的PPV、NPV、敏感性和特异性状况。
综上所述，年龄小于30岁的患者，自体骨瓣吸收率高，不建议用自体骨瓣进行颅骨修补，特别是破碎的自体骨片更易被吸收，应该弃之，改用人造材料的“颅骨”；年龄在31岁-60岁间的患者，也不宜用破碎的骨片修补。
（浙江大学医学院附属第二医院丁午编译，复旦大学附属华山医院王知秋教授审校，《神外资讯》主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审）
相关回顾
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