个体化聚醚醚酮植入体修复颅颌面骨缺损

洪咏龙 何海涛 隋文* 张圣福 鄢鹏 张金鸽 (南方医科大学附属深圳医院颌面外科, 广东 深圳 5800; 第三军医大学大坪医院颌面外科, 重庆 40004)

个体化聚醚醚酮植入体修复颅颌面骨缺损

洪咏龙1何海涛2隋文1*张圣福2鄢鹏2张金鸽1
(1南方医科大学附属深圳医院颌面外科, 广东 深圳 518010;2第三军医大学大坪医院颌面外科, 重庆 400042)

异源植入体; 计算机辅助设计植入体; 聚醚醚酮

上百年来人们一直在尝试运用各种材料修复颅骨的缺损，如自体和异体的骨与软骨、甚至用橡胶、软木和石膏等。近些年来钛网和异丁烯酸甲酯被逐渐广泛使用于颅骨的缺损修复，它们不受材料体积的限制，也无需考虑供区的损伤。但仅仅能完成对颅骨的修补是不够的，患者对术后的外形恢复要求越来越高。根据患者的个体外貌和颅颌面骨的具体缺损特征,由计算机辅助设计的聚醚醚酮个体化修补植入材料能很好地同时兼顾对修复颅颌面骨功能与外形的要求。国外最近几年已经有小样本的聚醚醚酮修复颅颌面骨缺损的报道[1]，而国内相应的报道很少。在成功完成一例计算机辅助设计聚醚醚酮个体化植入体修复大面积前额颅骨缺损的过程中我们深感到其在修复外形上具有的明显优势，同时在修复颅颌面骨缺损中也存在着不足。

患者于2013年6月在工作时不慎被吊车悬挂重物撞伤颅面部，当即昏迷并送当地医院抢救，诊断为：①开放性颅脑损伤(额部开放性凹陷性骨折)；②双额叶挫裂伤；③颅底骨折；④双眼眶周骨折；⑤鼻骨骨折；⑥左上颌骨骨折；⑦双眼球顿挫伤。遂行双额部去骨瓣颅内减压术，两周后病情平稳。现感额部凹陷，影响与人交往，希望能通过手术得到改善，恢复面容。入院查体：患者前额部及左鼻根内眦部凹陷畸形明显，前额发迹内1 cm处见全冠状切开瘢痕，双侧发迹边缘至眉弓上缘见15 cm×8 cm大小的长方形凹陷畸形，无骨板，质软(图1)。左眼无光感，呈内陷畸形。术前CT三维重建显示前额骨板完全缺失，左眶内侧鼻骨筛骨骨折内陷，左颧骨骨折下移(图2)。术前准备：通过三维打印技术制备患者的头颅模型(图3)，并将1.0 mm层厚的高分辨率CT数据以DICOM传输给瑞典的Synthes公司(现已被强生公司收购)，公司据此构建患者颅颌面骨骼三维图像，并设计虚拟的植入模板嵌入到虚拟额骨的缺损区(图4)，而后将计算机虚拟图像传回手术医生，手术医师提出改进方案，公司修改后，手术医师最终确认，由公司完成聚醚醚酮植入体的制作，其精确约为0.5 mm(图5)。收到聚醚醚酮植入体后，将植入体与患者的头颅模型比对是否贴合以最终确认。植入体经高温消毒备用。在全麻下，按患者首次手术的冠状切口瘢痕切开头皮，在硬脑膜表面全层翻起额瓣至眉弓上缘，分离是要防止硬脑膜穿通造成脑脊液漏，如发生因即刻行硬脑膜修补术，充分显露残留的额骨骨缺损边缘，遂将聚醚醚酮植入体嵌入到骨缺损区，术中见聚醚醚酮植入体与骨缺损边缘贴合紧密无需作任何修整，常规用丝线将用硬脑膜与植入体相连，最后用AO的微型钛板和钛钉固定(图6)。术后患者对颜面部外形修复效果十分满意(图7)，CT显示植入材料贴合且固位良好。至今术后已3个月，未见植入体移位、感染和暴露等并发症。

图1 患者术前额部大面积骨板缺失，呈凹陷畸形

A:患者正面照；B：患者的左侧位照

图2 头颅CT三外重建，前额骨板缺损，左鼻眶筛骨骨折，左颧骨体骨折并下移

A: 整个额部呈矩形骨缺损; B: 额部缺损造成凹陷畸形

图3 三维打印患者头颅模型

图4 虚拟设计植入体嵌入到骨缺损区

图5 个体化制备的PEEK植入体

图6 术中PEEK植入体嵌入到骨缺损区，并以微型钛板和钛钉与骨创边缘固定，用丝线将植入板与硬脑膜固定

图7 术后患者前额凹陷性畸形得到良好的修复

A: 患者正面照；B：患者的左侧位照

讨论：1965年首次报道了小样本的钛金属材料用于颅骨缺损的修补。钛金属材料有良好的生物学相容性。通过塑性良好的钛网修补颅骨缺损可获得较理想的效果。但在修补大面积颅骨缺损中由于钛网的机械强度欠佳难以抵抗外力的冲击。特别在修复含眼眶边缘的骨缺损时，钛网很难保持原有设计预成好的外形，并且时常会出现覆盖的软组织变薄易引起钛网的外露。

当然，对于面积较小的且外形不复杂的骨缺损(小于3～4 cm)，利用自体骨移植修复缺损是较好的选择。面积较大的骨缺损势必会促使供骨区并发症的增加，供区可提供的骨材料不足，以及因骨板塑性不佳和植入后骨组织的吸收等许多不可控的问题。

聚醚醚酮是一种芳香族的以酮链相连接的多聚体材料。聚醚醚酮最初用于脊柱和髋骨的手术[2]，其生物机械性能与皮质骨相似，并具有良好的生物学相容性，及耐热和抗离子辐射等特性。而且利用计算机辅助设计和生产的聚醚醚酮材料，术中很容易获得与周围残留骨边缘贴合，并与缺损的骨边缘厚薄相近，因这些残留的骨边缘多不规则，通过嵌合植入体在未作坚强内固定前已获得了良好的固位。因无需术中成形，手术时间大为减少，同时也避免了供骨区的并发症。特别是对伴眶周、颧骨颧弓和部分上颌骨等不规整骨缺损，经术前计算机精确设计切削制备的预成聚醚醚酮植入体能快速获得极佳的外形修复效果。聚醚醚酮还可用微型钛板和钛钉与周围残留骨边缘行坚强内固定连接。相对于其它可利用CAD-CAM预成形植入材料，如羟基磷灰石、钛网和多孔聚乙烯等，聚醚醚酮对X线呈半穿透性并具非铁磁性，不产生伪影，便于术后CT和MRI复查和以后的随访。而且，植入体内的聚醚醚酮材料能耐受肿瘤手术后的放疗并不产生不良反应。

虽然，到目前为止聚醚醚酮植入体修复颅骨缺损均为小样本的报导，但普遍反映聚醚醚酮相对于钛网和多甲基丙烯酸甲酯植入术后的并发症较低，如手术区血肿、感染、植入体暴露和断裂等。

由于国内还无法完成聚醚醚酮植入材料的个体化设计和制作，因此，从对患者颅颌面CT数据采集到接收到个体化聚醚醚酮植入材料的整个过程约1个半月左右，时间周期较长，给患者常带来诸多不便。特别是因肿瘤手术切除引起的颅颌面骨缺损，即使术前设计好手术的切除范围，由于国内的条件限制也难以做到即刻手术完成修复。已有报道根据术前预判的颅颌面肿瘤手术切除范围所造成的骨缺损，快速预成聚醚醚酮植入体，术中再根据术前设计利用导航系统精确切除肿瘤，将预成好的聚醚醚酮植入体同期植入以修复颅颌面骨缺损，即刻获得极佳的外形形态，并且预成聚醚醚酮植入体不存在对所必须的术后放疗有不良影响。

其次，聚醚醚酮植入材料的个体化设计和加工在当地国的费用就较高，再加上运输和入关，整个费用在国内就很高，目前还未列入医疗保险范围内，绝大部分患者是难以承受的，聚醚醚酮植入材料的广泛运用受到极大的限制。虽然已有不少报道显示聚醚醚酮植入后，术后的并发症很低，也没有造成一些不良反应，但因其临床应用时间还较短，到目前为止还未见到大样本的临床追踪的随访报道。此外，在使用聚醚醚酮植入材料中我们也感到存在需待改进之处。与羟基磷灰石和钛金属相比，聚醚醚酮的骨融合性欠佳，对于牙颌缺损的患者很难在修复外形的同时植入牙种植体以恢复患者的咬合功能。目前，聚醚醚酮多用于颅骨及眶周和颧骨的骨缺损修复，或利用计算机镜像技术制作个体化聚醚醚酮充填材料修补因肿瘤或先天性畸形造成的眶底或面中部塌陷[3]。聚醚醚酮植入材料至今还不适用于上下颌骨，特别是需要修复牙列的骨缺损修复。因此，有学者将具有良好生物活性的羟基磷灰石微颗粒与聚醚醚酮整合形成新的聚合材料使之即克服了羟基磷灰石易碎的缺陷，拥有良好的机械性能,同时又获得了极好的生物学活性,能与周围的骨组织形成骨融合[4]。近期有报道喷浆技术处理后的聚醚醚酮表面其纳米级结构、电化学特征以及蛋白的表面粘附性均发生了明显的改变，能明显提高间充质细胞在其表面的附着、增殖和骨向分化，有利于聚醚醚酮植入体与周围骨组织形成骨融合使之成为有承载能力的植入体，以便更适用于牙科种植与骨矫形[5]。目前，还未见到将这些经过某些方式特殊处理后的聚醚醚酮植入材料用于人体骨缺损的病例文献。

聚醚醚酮具有与皮质骨相似的生物机械性能，并有良好的生物学相容性，及耐热和抗离子辐射等特性。而且利用计算机辅助设计和制备的聚醚醚酮植入体能精确地恢复颅颌面骨缺损，特别是对伴眶周、颧骨颧弓和部分上颌骨等不规整骨缺损的外形修复效果十分明显，且术后手术区血肿、感染、植入体暴露和断裂等并发症较低。目前国内需制备的时间较长且费用昂贵，广泛使用受到限制。因其骨融合性还有待改善，无法完成上下颌骨缺损的功能性修复。随着对聚醚醚酮植入材料的深入研究和改进，以及商业化的完善，个体化设计的聚醚醚酮植入体应会成为外科医生考虑的选择之一并较普遍地用于临床颅颌面骨缺损。

1Scolozzi P, Martinez A, Jaques B. Complex orbito-fronto-temporal reconstrucyion using computer-designed PEEK implant [J]. J Craniofac Surg, 2007, 18(1): 224-228.

2Kurtz SM, Devine JN. PEEK biomaterials in trauma, orthopedic and spinal implants [J]. Biomaterials, 2007, 28(32): 4845-4869.

3Scolozzi P. Maxillofacial Reconstruction using polyethereketon patient-specific implants by "mirroring"conputational planning [J]. Aesthetic Plast Surg, 2012, 36(3): 660-665.

4R Ma, L Weng, X Bao, et al. In vivo biocompatibility and bioactivity of in situ synthesized hydroxyapatite/polyethere-therketone composite materials [J]. J Appl Polym Sci, 2013, 127(4): 2581-2587.

5Waser-Althaus J, Salamon A, Waser M, et al. Differentiation of human mesenchymal stem cells on plasm-treated polyetheretherketone [J]. J Mater Sci Mater Med, 2014, 25(2): 515-525.

1671-2897(2016)15-274-03

·病例报告·

R 683.5

B

洪咏龙，副教授、主任医师，E-mail: ylhong93@163.com

*通讯作者：隋文，教授、主任医师，E-mail: wens27@163.com

2016-01-05；

2016-03-20)