新型材料与颅底重建技术

杨辉

·专家笔谈·

新型材料与颅底重建技术

杨辉

颅底重建； 材料

颅底病变的手术治疗包括手术入路、病变切除与颅底重建三个部分。神经内镜的使用为各种颅底病变提供了创伤更小的入路。颅底骨质、硬膜及局部软组织缺损是颅底手术常见并发症，会增加术后脑脊液漏、颅内外感染及脑膨出的发生几率。因此，颅底重建技术是制约内镜发展的重要难题。过去十几年内，众多材料被运用于颅底重建。目前常用的修补材料可分为游离材料和带血管蒂的组织瓣，前者包括自体的脂肪、肌肉、筋膜等 自体游离移植物、带血管蒂皮瓣等材料，还有人工材料如人工硬脑膜、生物胶、明胶海绵、骨替代材料、人工合成可吸收密封胶、人工合成硬膜等材料[1]。众多的材料运用于颅底修补，但是各种材料均有优缺点。近年来，随着以3D打印、电纺丝为代表的工程技术以及材料学的飞速进展，越来越多的研究将视野转移到可运用于颅底重建的新型材料中。

一、颅底重建现状

颅底重建的材料与方法众多，其选择常常根据颅底损伤类型以及脑脊液漏的程度决定。目前常见的材料有以下几种。

1.自体游离移植物：自体游离移植物包括游离黏膜、脂肪、阔筋膜、骨头等。游离黏膜常来自鼻腔的鼻中隔、中及下鼻甲，用于覆盖修补缺损，并且黏膜面需朝外，以免形成黏液囊肿。脂肪常取自腹部脂肪组织，用作硬膜下填充物，尤其是肿瘤切除后填充巨大的腔隙。阔筋膜是非常耐用的材料，常取自大腿外侧，用作覆盖物修补缺损，其最大的缺点是伤口造成的创伤，尤其是对于爱运动的年轻人。游离骨头用于需要硬物修补，尤其是适用于肥胖病人，用于预防远期的脑膜膨出。游离骨头常来自颅骨本身、犁骨或者筛骨垂直板，对于术后需要放疗的病人，其运用还存在争议，因为可能会导致放射性骨坏死进而导致填充的失败。

2.人工合成硬脑膜：人工合成硬脑膜材料可用于颅底硬脑膜的修补，其运用可以使硬脑膜张力更低，更安全，并且可以减少其他方法提供移植位置的损伤。但是现有材料常会与脑组织产生一定程度的黏附，并且部分病人还会出现组织排斥。

3.带血管蒂皮瓣：带血管蒂皮瓣包括带蒂鼻中隔黏膜瓣(应用最为广泛)、带蒂中、下鼻甲黏膜瓣、硬腭黏骨膜瓣、带蒂额骨骨膜、颞枕肌筋膜瓣等[2]。主要分为两大类：鼻内黏膜瓣以及鼻外皮瓣。鼻内黏膜瓣最主流的方法是鼻中隔带蒂黏膜瓣，由Hadad等[3]最早于2006年报道，亦称为Hadad-Bassagasteguy黏膜瓣，这种黏膜瓣的运用大大降低了术后脑脊液漏的几率。鼻中隔带蒂黏膜瓣运用针尖单极灼烧或者冷凝鼻中隔黏膜分离出来，分离出来的带蒂黏膜瓣常暂放于鼻咽或者上颌窦中以避免后续手术的损伤，术后可以通过增强MRI来判断此黏膜瓣血供是否完整[4]。当手术涉及前鼻中隔成形术、鼻窦手术、颅底手术时，鼻中隔带蒂黏膜瓣往往不是首要选择[5]。带蒂下鼻甲黏膜瓣常用于鞍区、鞍上以及斜坡病变，此种黏膜瓣的血供由下鼻甲动脉提供[6]。带蒂中鼻甲黏膜瓣常用于蝶骨平台、筛板、鞍区以及斜坡的小病变，这种黏膜瓣较难采取，并且表面区域比较小[7]。

常见的鼻外皮瓣包括颅骨骨膜瓣、颞顶筋膜瓣、腭瓣等。颅骨骨膜瓣血供来自眶上或滑车上动脉，常用于蝶鞍前部缺损的修补[8]。颞顶筋膜瓣是鼻内皮瓣缺乏时极佳的选择，由颞浅动脉供血，常取自颅底病变同侧头皮，但其取材邻近面神经额颞分支，损伤神经几率增加，并且旋转角度有所限制，因此在斜坡和鞍旁区域运用受限制[9]。其他皮瓣比如腭瓣、面颞肌瓣、带血管蒂颞骨瓣等仍在临床上有所运用，但由于其容易造成邻近组织或神经损伤并未广泛推广运用。

4.游离组织瓣：游离组织瓣的运用是颅底重建最后的选择，往往不是运用于单纯内镜手术过程中，因为游离组织瓣的植入通常需要暴露更大的手术入路，组织瓣还需要在显微镜下行吻合术，常常和颞浅动脉与面动脉吻合[10]。游离组织瓣常取自前臂桡侧、大腿前外侧、腓骨或者肩胛骨后部。这种修补材料对于中线颅底需要接受持续放疗的病人以及填充病变切除后留下的较深的间隙尤其有用[11]。

5.可吸收封闭胶、胶水：不管是运用上述何种材料进行颅底修补，可吸收封闭胶、胶水的运用对于组织之间的贴合至关重要。目前最常用的方法是将封闭胶、胶水与止血材料一同涂于患处，并且封闭胶、胶水不能置于各种重建材料下方。

如前所述，颅底重建材料众多，在实际临床工作中往往根据病情，选择不同的材料，最重要的考量标准是脑脊液漏的程度。脑脊液漏分为三种类型：无脑脊液漏(即无颅内开口或可见的泄露)，低流量漏(有颅内开口但漏出量少且不与脑池、脑室相连)，高流量漏(有颅内开口漏出量多常与脑池、脑室相连)。三种类型不同的修补方法及材料选择见表1[12]。

无脑脊液漏的修补可仅运用人工合成替代材料，额外再使用游离黏膜或者脂肪可以增加修补强度。对于低流量脑脊液漏，带血管蒂与不带血管蒂的材料使用并无差异。对于高流量脑脊液漏的修补，则是推荐带血管蒂材料以及多层修补。某些特殊的疾病比如颅底脑膜瘤、Cushing病、病态肥胖症常需要扩大手术入路并且术后脑脊液漏比例更高，这些疾病的颅底修补首选带血管蒂材料[13]。除此之外，需要后续接受放疗的病人以及再次手术的病人也首选带血管蒂材料。在2014版的《中国神经外科颅底内镜临床应用技术专家共识》中，也强烈推荐使用带血管蒂组织瓣重建颅底，可以明显减少术后脑脊液漏的发生率[14]。

表1 不同类型脑脊液漏颅底重建材料选择

二、新型材料的运用

尽管颅底修补的材料众多，自体瓣尤其是带蒂瓣的运用是众多修补材料中的首选，其组织融合性汉、无毒性、无免疫排斥、无需消毒，但是其取材大小、形状，并且取瓣过程中容易导致周围组织结构被破坏以及增加手术时长和复杂性。以最常用的鼻中隔带蒂黏膜瓣为例，其供血动脉为来自蝶腭动脉的分支后中隔动脉，其运用范围从蝶鞍至额窦后床，且不可运用于前筛修补以及儿童。除此之外，异体移植的修补材料比如猪的肠黏膜下层、牛心包膜虽尝试运用于人体颅底重建，但是其组织排斥性、可能带来的感染以及不可吸收性大大限制了其运用。

人工合成的材料分为人工合成聚合物和自然聚合物。人工合成聚合物包括聚乙二醇水凝胶(PGH)、聚乳酸(PLA)、聚ε-己内酯(PCL)等。自然聚合物包括胶原蛋白、明胶、纤维蛋白原等。人工合成聚合物的力学性能更好，并且最后可以降解成无毒性的小分子，但是其运用可能造成局部组织反应、瘢痕过度增生以及出血等。自然聚合物胶原蛋白力学性能差，单独使用容易造成脑脊液漏；海藻盐水凝胶能迅速凝结，并且生物相容性好，但是其降解常常不可控。颅底重建的原则及目的是在颅内外结构间建立可靠的屏障，避免脑脊液漏及颅内感染，其关键技术是硬膜修补[15]。因此，能发挥生物学功能，既有组织相容性，又能达到良好的力学性质的硬膜修补、替代材料是近年来颅底重建材料研究的重点方向[12]。

Wang等[16]通过电纺丝的方法制造了多层颅底修补替代材料，即PLA-PCL-胶原蛋白纳米纤维材料，其最内层接触脑组织层运用的是PLA以减少与脑组织的黏附，进而减少炎症的产生，中间层运用的是PLA与PCL复合材料，具有防水作用。最外层则是运用的胶原蛋白，以提高细胞的黏附与增殖。通过可降解聚合物与胶原蛋白的运用，即可以从内层防止与脑组织的黏附，从外层促进细胞的生长。

Medprin生物科技公司运用仿生电纺技术研发了一种生物降解非纺织替代物，其组成成分主要为聚左旋乳酸(PLLA)纤维，为中空、互相连接的3D结构材料。细胞可浸润进入这种材料并且逐步形成组织，最后逐渐被机体吸收。不仅如此，PLLA还有较强的组织相容性，能较少与脑组织的黏附。Shi等[17]将PLLA新型材料与两种常用的传统材料NormalGEN与SEAMDURA进行了对比。NormalGEN是由戊二醛去抗原性的猪心包材料制作而成，SEAMDURA是左旋乳酸、己内酯、聚乙醇酸的共聚物。研究发现，PLLA纤维的植入呈现出3D网状结构，并且与人体自身硬膜组织的胞外基质环境极为相似，在其植入后的不同阶段，浸润的免疫细胞少，免疫反应低，并且与脑组织无黏连，同时与传统修补材料相比，其力学性能更好。Zenga等[18]研究证明了该材料在颅底重建运用中的组织相容性、易塑形性与促进硬膜快速重生的能力。

日本目前最常用的人工合成修补材料是Gore-Tex DM®，为树脂片，该材料的运用不能防止针尖大小孔径的脑脊液漏，并且由于是外来异物，不能完全避免感染。同时，Terasaka等[19]研究还发现，在该材料与脑组织之间容易形成一层不明来源的结缔组织膜，该研究组进而发现由聚乙醇酸和纤维蛋白胶结合制造的一种膜结构在临床上的运用。

除了众多的人工合成新型材料，近年来，通过不同物种来源的异体移植材料或者将异体移植材料进行特定改进处理降低其排斥性后运用于临床，均起到了较好的效果。意大利Bioteck开发了一种马心包来源的材料(Heart®)，有研究组在入组的8例病人中运用了该材料，结果表明其无脑脊液漏、出血、排斥性[20]。有学者则进一步运用了猪无细胞真皮基质材料(StratticeTM)替代脑膜，这种材料并未出现强烈的免疫、炎症反应，不仅如此，StratticeTM还具有抗金黄色葡萄球菌及酿脓葡萄球菌的作用。

近年来，3D打印技术的飞速发展也给神经外科手术带来革新，越来越多的神经外科中心将3D打印技术运用于神经外科的术前评估、手术方案确定、手术训练以及术中材料的打印[21]。Ahmed等[22]报道了一例利用3D打印技术辅助的颅中窝病变切除，术前利用3D打印技术打印了病人颅骨等病变情况，并据此制定了手术方案，同时利用所打印模型，根据病变大小、形状在术前修建了一种硅橡胶薄膜，更为贴合、方便、快捷地运用于术中。Choi等[23]则根据病人病变缺损更早运用3D打印技术打印了钛植入物进行颅底重建，术中植入成功，术后病人恢复较好。

可靠、持久的颅底重建是减少颅底手术并发症的重要保证。颅底重建的方法及材料众多，其材料可分为自体和异体来源两大类。自体组织，尤其是带血管蒂的组织瓣的取材更为经济、组织相容性更好、免疫炎症反应更小，但是其组织来源有限、能运用区域有限、塑形困难、造成供区并发症等缺点。因此，异体来源的组织在颅底重建中起到了良好的补充。但是，异体材料不可避免带来了组织排斥、出血等缺点。在前文，我们着重介绍了PLA-PCL-胶原蛋白纳米纤维材料、PLLA材料以及结合3D打印技术的材料，这些材料较传统材料在力学、生物学上都有了十足的优势，但是均缺乏广泛的随机对照试验。

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2017-08-25)

(本文编辑：杨泽平)

10.3969/j.issn.1005-6483.2017.09.005

400037 重庆，第三军医大学附属新桥医院神经外科