秦家駿 陳先震
[摘要] 顱骨缺損修補(bǔ)術(shù)是神經(jīng)外科常見術(shù)式,該手術(shù)常用于前期因顱腦外傷等原因已經(jīng)接受去骨板減壓術(shù)的患者中。然而,目前顱骨修補(bǔ)術(shù)的手術(shù)指征和選用材料仍有爭議。而顱骨缺損修補(bǔ)術(shù)的手術(shù)指征、手術(shù)時(shí)機(jī)和術(shù)中所用修補(bǔ)材料的特性均可影響術(shù)后效果及患者預(yù)后。本文擬對有關(guān)顱骨修補(bǔ)術(shù)當(dāng)前主要采用的修補(bǔ)材料的特性、手術(shù)指征和并發(fā)癥作一回顧,并對顱骨修補(bǔ)材料的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。
[關(guān)鍵詞] 顱骨缺損修補(bǔ)術(shù);去骨瓣減壓術(shù);人工可植入性材料;顱內(nèi)高壓癥
[中圖分類號] R651 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210(2017)12(a)-0045-05
[Abstract] Cranioplasty is a common surgical management in the department of neurosurgery, which is usually received in patients with skull defects for decompression craniectomy. However, the surgical indications and materials used for cranioplasty are still controversial. The surgical indications and the characteristics of the materials used in surgery can affect the postoperative outcome and the prognosis of the patients. This paper reviews the characteristics of the materials used currently, the indications and complications of cranioplasty. The future trends of cranioplasty materials are also prospected.
[Key words] Cranioplasty; Decompressive craniectomy; Artificial implants; Intracranial hypertension
去骨瓣減壓術(shù)是神經(jīng)外科中最常用的降低顱內(nèi)壓的方法,廣泛用于各類顱內(nèi)高壓綜合征的治療中[1]。目前雖然尚無去骨瓣減壓術(shù)實(shí)施人群的具體數(shù)據(jù),但在我國,每年出現(xiàn)難治性高顱壓癥的患者達(dá)到220萬~360萬/年[2]。藥物效果不佳或者是進(jìn)展迅速的顱內(nèi)高壓癥均需要采用去骨瓣減壓術(shù)治療,但這種方法會使患者部分顱骨缺損[3]。缺損不僅影響患者的外貌,而且對腦組織的支持保護(hù)和腦脊液的循環(huán)也會產(chǎn)生影響[4,5]。因而顱骨修補(bǔ)成為去骨瓣減壓術(shù)后常規(guī)進(jìn)行的手術(shù)。本文對目前顱骨修補(bǔ)術(shù)的相關(guān)指征及使用材料作一回顧,并對未來發(fā)展進(jìn)行展望。
1 顱骨修補(bǔ)術(shù)的指征與并發(fā)癥
過去認(rèn)為顱骨修補(bǔ)與去骨瓣減壓的間隔時(shí)間應(yīng)不少于3個(gè)月,3個(gè)月可使顱內(nèi)水腫消退,減少術(shù)后腦積水和感染的發(fā)生[6]。然而3個(gè)月后由于肌肉組織與硬腦膜粘連過緊,手術(shù)的難度也會加大,部分專家認(rèn)為1個(gè)月內(nèi)即可進(jìn)行手術(shù)[7]。在顱骨修補(bǔ)前,缺損部位的頭皮必須血供良好且無感染,并排除顱內(nèi)高壓、腦疝等情況。有研究表明,顱骨缺損患者腦脊液壓力高于顱骨完好的患者,這表明缺損顱骨可能會導(dǎo)致腦積水的發(fā)生[4]。缺損綜合征是顱骨缺損的另一種常見綜合征,由于缺損部位大氣壓的作用直接阻礙腦脊液的流動和腦內(nèi)血流,患者出現(xiàn)缺損處凹陷、頭痛、頭暈、癲癇及精神癥狀的一組綜合征。有文獻(xiàn)表明,顱骨修補(bǔ)后此類癥狀可以明顯緩解[5-6,8]。
開顱術(shù)后出現(xiàn)感染也是顱骨修補(bǔ)的指征之一,一旦出現(xiàn)這種情況,需先將自體骨瓣去除,感染治愈后才能對遺留的缺損進(jìn)行修補(bǔ)。開顱手術(shù)保持無菌可以避免進(jìn)行顱骨修補(bǔ),但在術(shù)前準(zhǔn)備時(shí),必須要為這種情況的出現(xiàn)做好充分準(zhǔn)備。目前尚無骨瓣去除后進(jìn)行修補(bǔ)的明確時(shí)間間隔,有文獻(xiàn)建議時(shí)間間隔可大于6周甚至超過1年[1,9],應(yīng)根據(jù)具體情況來確定。軟組織的愈合程度和頭皮的松緊度是把握修補(bǔ)時(shí)機(jī)的關(guān)鍵,良好的愈合程度和較松馳的頭皮是進(jìn)行修補(bǔ)的理想條件。侵犯顱骨的腫瘤一經(jīng)切除,應(yīng)立即行顱骨修補(bǔ),以保證顱骨的完整性。
顱骨修補(bǔ)術(shù)后的并發(fā)癥包括自體骨吸收、感染、皮下積液、術(shù)區(qū)水腫和腦積水。血供不佳的自體骨瓣,常引起自體骨的失活和吸收,這在骨緣瘢痕沒有徹底刮除的情況下較為常見。感染的危險(xiǎn)因素包括局部感染、系統(tǒng)感染、顱骨修補(bǔ)物與額竇間的交通感染、壞死皮瓣或顱骨切除間隔過短。顱骨修補(bǔ)可以促進(jìn)腦脊液的正常流動和腦組織各部分顱內(nèi)壓的平衡。在創(chuàng)傷性顱腦損傷和蛛網(wǎng)膜下腔出血中,由于部分腦組織的減少,腦積水可能在顱骨缺損修復(fù)后才會表現(xiàn)出來。通常情況下,分流手術(shù)在修補(bǔ)的同時(shí)或修補(bǔ)后患者情況穩(wěn)定時(shí)實(shí)施,因修補(bǔ)前實(shí)施分流會使骨窗皮瓣下陷,增加手術(shù)難度,出現(xiàn)血腫等并發(fā)癥[5,7]。
2 現(xiàn)有顱骨修補(bǔ)材料的特點(diǎn)
目前修補(bǔ)物可通過患者薄層CT的三維重建塑形,采用立體光刻、液體紫外光敏樹脂技術(shù)和紫外激光技術(shù)對原材料進(jìn)行塑形已成為當(dāng)前顱骨修補(bǔ)領(lǐng)域廣泛使用的方法之一。雖然這種方法的價(jià)格不菲,但由于其固定方法簡單、塑形效果好等優(yōu)點(diǎn),因而日益流行[4,7]。
由于顱骨修補(bǔ)的手術(shù)方法取決于修補(bǔ)材料的性質(zhì)和固定方式,故材料的性質(zhì)直接影響手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和手術(shù)時(shí)間。顱骨修補(bǔ)手術(shù)的核心是材料的植入和固定,各種材料有各自不同的手術(shù)方式,而由于植入后的修補(bǔ)材料與周圍組織相互作用造成的感染、骨整合不良和腐蝕松動等因素會影響手術(shù)的效果和患者的預(yù)后,因此,顱骨修補(bǔ)材料的選擇可對顱骨缺損修補(bǔ)術(shù)后的效果及并發(fā)癥情況產(chǎn)生影響[1,9-10]。endprint
理想中的修補(bǔ)材料應(yīng)該具備以下特點(diǎn):①良好的生物相容性。包括修補(bǔ)材料不會引起周圍組織的免疫反應(yīng),可防止纖維組織增生,避免細(xì)菌等微生物的定植和具有較強(qiáng)的抗感染能力。②能促進(jìn)骨組織的生長并可被周圍組織降解。③具有類似自體骨的力學(xué)性質(zhì)。④重量小,對脊柱不會造成額外的壓迫。⑤非磁性,不會對正常生活造成影響。⑥術(shù)中易于植入和固定,不會為手術(shù)增加額外的難度。⑦制作工藝簡單,成本低廉。理想的顱骨修補(bǔ)材料可以降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間,減輕患者的術(shù)后不良反應(yīng)[11-12]。
目前臨床上可以用到的顱骨修補(bǔ)材料如下:
2.1 鈦板
鈦板可與其他材料聯(lián)合使用,由于它的非腐蝕性和非磁性,使其不會引起任何炎性反應(yīng),具有高度的生物相容性。目前認(rèn)為其感染率極低,且有較好的塑形效果。目前應(yīng)用鈦板最大的問題是成本過高,長期使用可以發(fā)生形變而影響外形。鈦板還可在CT上顯影,從而干擾對周圍其他組織的分辨[4,7]。
2.2 骨水泥
這種材料成本低廉,可通過粘合與周圍自體骨及肌肉組織連接,并在術(shù)中直接進(jìn)行塑性,力學(xué)性質(zhì)與自體骨相仿。但生物相容性差,并且不可降解。結(jié)締組織易在材料周邊形成纖維組織,造成死腔,從而使細(xì)菌定植于材料上。此外,植入時(shí)的放熱反應(yīng)會對周圍組織造成損傷。骨水泥冷卻時(shí)的放熱反應(yīng)可使材料周圍溫度達(dá)70℃,雖然可以通過持續(xù)的沖水冷卻以避免損傷,但仍會造成一定影響。近10年來,通過成分的改變,新型骨水泥放熱反應(yīng)已減小,但神經(jīng)外科正在逐漸棄用這種材料[8]。
2.3 羥基磷灰石
羥基磷灰石是另一種可術(shù)中進(jìn)行塑形的修補(bǔ)材料,它是一種碳化磷酸鈣,硬度類似于礦化骨。使用時(shí)粉末狀磷酸鈣與磷酸鈉溶液混合,形成可塑形的膠樣物,凝固后可在酸性環(huán)境中溶解,理論上可被自體生長骨吸收和代替。目前大多數(shù)醫(yī)生把它作為覆層與自體骨和鈦網(wǎng)一起使用,以增加缺損處材料和周圍顱骨的連接強(qiáng)度。由于這種材料可以誘發(fā)顱骨生長,故可被用于兒童顱骨修補(bǔ)[1]。一些專家認(rèn)為,由于羥基磷灰石較脆,應(yīng)在骨水泥下層加一層鈦板以增加修補(bǔ)物的強(qiáng)度,同時(shí)在材料表面加入抗生素涂層可以大大降低修補(bǔ)物的感染率,但該方法可能會增加細(xì)菌的耐藥性[13]。
2.4 多孔聚乙烯
多孔聚乙烯含有高密度的孔狀結(jié)構(gòu),在CT上不顯影。此材料允許新生肉芽組織從中生長,有利于新生骨組織的生長,這種結(jié)構(gòu)的感染率較低,一項(xiàng)611人的研究顯示,使用該材料的患者無一感染[14]。
2.5 自體骨瓣
將原來切除的自體骨瓣重新放回缺損處,從理論上來講,只要保證骨瓣保存時(shí)沒有感染并且血供良好,便可成為理想的缺損修補(bǔ)材料。由于體外保存成本較高,通常放于患者腹部皮下保存[15]。然而大量的前瞻性隊(duì)列研究表明[16-18],自體骨瓣在腹部皮下可出現(xiàn)自行吸收,即使未被吸收,自體骨瓣放回缺損處后仍可出現(xiàn)較高的感染率和自發(fā)吸收率,并且不會促進(jìn)新骨的生長,這一問題使得自體骨瓣逐漸被棄用[11]。
3 目前材料研發(fā)的趨勢
顱骨修補(bǔ)材料的研發(fā)集中在新材料和現(xiàn)有材料改造兩個(gè)方面,由于新材料在特性上仍然或多或少存在各種不足,因此,對現(xiàn)有材料的改造越來越受到重視。目前處于試驗(yàn)階段的新材料主要分為合金和高分子聚合物兩大類,目前二者的優(yōu)勢和不足闡明如下:
3.1 合金材料
鎂合金由于其優(yōu)異的降解性能、力學(xué)性能以及生物相容性逐漸成為可降解生物材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),并得到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注[19-20]。Erbel等[21]在2007年發(fā)表了德國Biotronik公司開發(fā)的可吸收鎂支架的63例心臟冠狀動脈植入臨床實(shí)驗(yàn),證明了可降解鎂合金臨床應(yīng)用的可行性。2013年發(fā)表的德國Syntellix公司開發(fā)的鎂合金骨釘腳踝植入的臨床試驗(yàn)報(bào)告表明,鎂合金骨釘起到與標(biāo)準(zhǔn)鈦合金骨釘相同的作用,且未見不良反應(yīng)[22]。與現(xiàn)有顱骨修補(bǔ)材料相比,鎂合金具有以下優(yōu)勢:鎂合金的彈性模量接近骨;體內(nèi)可降解、避免二次手術(shù);降解產(chǎn)物無細(xì)胞毒性[23];鎂離子還能誘導(dǎo)成骨[24]、促進(jìn)骨折愈合[25]、并刺激骨生成[26]。這些特性使鎂合金有可能成為理想的顱骨修補(bǔ)材料。
然而,鎂合金的耐腐蝕性能是限制其在可降解骨組織植入材料方面應(yīng)用的關(guān)鍵[27]:鎂合金腐蝕速度過快,使其服役期間力學(xué)性能下降也較快,無法滿足材料的降解速度和骨組織修復(fù)重建速度的匹配。為了解決鎂合金的降解速度和骨組織修復(fù)重建速度的匹配問題,研究者們做了大量工作。一方面,研究者們從材料制備技術(shù)角度對鎂合金進(jìn)行高純化、合金化、第二相細(xì)化及晶粒細(xì)化等處理[19-20,28-31],這些技術(shù)雖可降低鎂合金的非均勻腐蝕程度,但未對鎂合金耐蝕性能的提高起到突破性作用,其降解速度仍然無法與受損骨組織的愈合速率相匹配。提高鎂及鎂合金耐蝕性能的另一主要途徑是進(jìn)行表面改性,其優(yōu)勢體現(xiàn)在控制鎂合金降解速率的同時(shí),還能提高表面的生物相容性,促進(jìn)鎂合金表面骨組織的早期愈合。因此,鎂合金的表面改性成為鎂合金骨植入材料研究的一個(gè)重要發(fā)展方向,吸引了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注[32-33]。采用仿生礦化法、化學(xué)轉(zhuǎn)化法、水熱法以及電沉積法在ZK60鎂合金基體上制備了多種類骨鈣磷陶瓷涂層,發(fā)現(xiàn)其耐腐蝕性能和生物相容性比基體有較大的提高[34]。
3.2 高分子聚合物
高分子聚合物主要有多孔聚乙烯板等材料,需根據(jù)缺損形狀提前定制。這類材料生物相容性好,重量輕,多孔結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)成骨,雖然不可降解,但由于其多孔結(jié)構(gòu)使得材料周圍纖維組織和死腔難以形成,故其感染率較低。一項(xiàng)試驗(yàn)表明[14],611名受試者尚未出現(xiàn)1例感染報(bào)道。高分子聚合物的主要缺點(diǎn)是容易斷裂、力學(xué)性質(zhì)類似于礦化骨質(zhì)、制作成本較合金高。這種材料也需要通過金屬固定釘固定。
3.3 藥物或生物活性物質(zhì)
在顱骨修補(bǔ)材料表面固定具有一定功能的藥物或生物活性物質(zhì)賦予其新功能,可消除由于器械植入而引起的并發(fā)癥,已成為一種新的趨勢。為此,美國FDA還專門做了定義:“a product comprises two or more regulated components,i.e.,drug/device,biologic/device or drug/device/biologic,that are physically,chemically or otherwise combined or mixed and produced as a single entity”。這類器械作為根治與植入物相關(guān)的并發(fā)癥策略,引起了制藥和醫(yī)療器械公司的極大關(guān)注。endprint
多巴胺是人體內(nèi)一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),材料學(xué)的研究表明[35-36],它在堿性水溶液中能通過自身氧化自聚合形成結(jié)合緊密、結(jié)構(gòu)致密的聚多巴胺薄層,這種膜層可以作為一個(gè)二次反應(yīng)平臺對材料表面進(jìn)行功能化修飾。其次,聚多巴胺具有兩性離子特性,可以利用這一特性進(jìn)行載藥。再次,雖然聚多巴胺膜層參與機(jī)體生理功能的發(fā)揮,含有此類成分的顱骨修補(bǔ)材料可能出現(xiàn)并發(fā)癥,但由于涂層材料的劑量較小,在降解速率較緩慢的情況下,可將其副作用降低。同時(shí),聚多巴胺膜可以提高材料的抗腐蝕性和耐磨性。以具有骨性結(jié)合和抗菌特性的殼聚糖基聚電解質(zhì)材料為活性組分載體,以既具有腐蝕抑制能力,又具有抗感染特性的抗生素為活性組分,可成為材料研發(fā)的新亮點(diǎn),具有潛在的社會和經(jīng)濟(jì)效益。較成熟的有羥基磷灰石和最新發(fā)展的仿生材料多巴胺,為傳統(tǒng)醫(yī)療器械表面一體化強(qiáng)力結(jié)合多功能膜層的制備搭建了橋梁。
4 展望
綜上所述,顱骨修補(bǔ)這一領(lǐng)域已成為在手術(shù)方法、手術(shù)適應(yīng)證等方面發(fā)展較為成熟的領(lǐng)域,但目前可應(yīng)用于臨床的修補(bǔ)材料種類繁多,且各有優(yōu)缺,尚無法將理想材料的要求全部兼顧,因而顱骨修補(bǔ)材料這一領(lǐng)域還有巨大的研發(fā)潛力。納米合金與新型表面涂層的結(jié)合是材料研發(fā)的新趨勢,但目前相關(guān)報(bào)道較少,雖然其在理論上的可行性較高,仍需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。新材料的發(fā)展,將為推動顱骨修補(bǔ)適應(yīng)證的擴(kuò)大和手術(shù)方法的簡化發(fā)揮重要作用,具有潛在的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
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(收稿日期:2017-08-03 本文編輯:王 娟)endprint