聚醚醚酮材料在颅骨缺损修补术中的应用效果研究

钟鸣谷，古机泳，张伟明，栾中钦，彭逸龙，董家军

颅骨缺损常见于因颅脑创伤、出血、大面积脑梗死、瘤卒中等行开颅术后的患者，该类患者常因明显头面部外形缺陷及其精神、心理压力而要求行颅骨修补术。颅骨修补术作为最古老的外科手术之一，其修补材料也经历了从自体骨、异体骨到目前多采用的各类人工材料的一系列演变过程。聚醚醚酮（poly-ether-ether-ketone，PEEK）由于弹性模量与皮质骨接近而于20世纪80年代首先用于骨科手术，之后以PEEK为材料制成的各种骨科植入物逐渐用于临床。江门市中心医院神经外科2016年8月—2020年6月以PEEK材料为植入物行颅骨缺损修补术患者37例并取得良好效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016年8月—2020年6月江门市中心医院神经外科收治的颅骨缺损患者37例，均具备《创伤性颅骨缺损成形术中国专家共识》［1］中的颅骨修补术手术指征，其中男26例，女11例；年龄5～58岁，平均年龄（33.4±13.6）岁；原发病：肿瘤2例，颅脑创伤35例；最后1次开颅手术距颅骨缺损修补术时间间隔0～180个月，中位时间为4个月；缺损部位：额颞顶部21例，额顶部6例，额部3例，颞顶枕2例，额颞顶枕部1例，额颞部1例，顶枕部1例，顶部1例；颅骨缺损面积6.2～143.0 cm2。排除严重心、肺、肝、肾脏及血液系统疾病而不能耐受手术者，术区局部头皮菲薄、感染等明确手术禁忌证者。

1.2 术前准备 除常规术前检查外，每例患者均行薄层CT扫描（层厚1 mm），将扫描数据拷贝至材料制造公司（本研究中PEEK骨板及链接片均由西安康拓医疗技术有限公司提供），利用计算机辅助设计及制造技术，结合3D打印技术，为患者制造出接近自然颅骨外形的PEEK骨板，制作周期为3～5 d。

1.3 手术 在全麻插管下完成手术，沿原切口切开皮肤、皮下直至颅骨外板，适当掀起皮瓣，找到皮肤与硬膜或脑组织间残存的帽状腱膜层，沿此层分离皮瓣直至缺损区边缘，在保证皮质厚度的前提下尽量避免穿破硬膜，创面止血满意后放置PEEK骨板，调整角度使之嵌入缺损区，必要时适当分离骨窗边缘增生软组织以使之完美贴合，见图1。酌情行硬膜中心及边缘悬吊以止血并减少无效腔。使用肽或PEEK链接片配合钛钉进行固定，或单独使用PEEK颅骨锁固定。留置皮下引流管，将颞肌复位并固定，分层、缝合切口。

图1 术中PEEK骨板植入情况Figure 1 Intraoperative PEEK bone plate implantation

1.4 术后处理及随访 术后1 d行常规颅脑CT检查以了解手术效果。术后1～3 d根据引流液情况拔除引流管，对于脑复张欠佳者适当增加补液量，术后12～14 d拆线，记录切口愈合分级。术后1、2周及3个月定期复查颅脑CT。记录患者术后并发症（包括颅内血肿、皮下积液、手术相关性感染、植入物外露、癫痫发作及异物排斥反应等）发生情况。3个月时进行随访，并采用原卫生部制定的患者满意度调查表调查患者对颅骨缺损修补术的外观满意度，分为不好、可以、好、非常好四级。

2 结果

2.1 手术效果 所有患者术后12～14 d顺利拆线，切口愈合等级Ⅰ级/甲。术后1例（占2.7%）患者出现术区硬膜外血肿，采用引流管内注入尿激酶溶解；1例（占2.7%）患者出现术区附近脑内血肿（出血量＜10 ml），保守治疗2周后血肿吸收；9例（占24.3%）患者因术前脑组织塌陷明显而出现皮下积液，其中5例积液量较多（估测积液量为45～90 ml）者采用皮下置管引流，3～11 d积液吸收完全，另4例患者单纯加压包扎后积液吸收。37例患者术后无癫痫发作、无手术相关性感染及排斥反应；随访3～49个月，无植入物外露情况；复查颅脑CT显示外形两侧对称，无金属伪影，见图2。

图2 术后颅脑CT检查结果Figure 2 Brain CT examination results after operation

2.2 患者的外观满意度 37例患者中33例（占89.2%）的外观满意度为非常好，4例（占10.8%）为好。

3 讨论

颅骨缺损可由多种疾病，包括创伤、感染、赘生物及脑内和轴外病变（如脑实质内出血、硬膜下和硬膜外血肿、脑内恶性肿瘤和脓肿等）行开颅去骨瓣减压术后的医源性后遗症，其引起的骨组织缺失会导致相应的功能障碍、感觉障碍和心理障碍［2］。去骨瓣减压术后大气压直接作用于无颅骨支撑的头皮软组织，导致皮肤皮瓣下陷综合征，引起脑皮质灌注不足及静脉回流紊乱［3］。同时，颅骨缺损还会导致同侧脑室扩张，从而干扰脑脊液循环。颅骨成形术可通过改变脑脊液循环、调整颅内脑脊液生理变化而达到改善神经系统状态、逆转/停止临床症状恶化的目的。YANG等［3］研究报道，颅骨成形术后脑脊液流量和压力均较术前增加。既往外科医生对开颅手术导致的骨缺损重建不太重视，近年随着颅骨成形术作为神经功能恢复的一种治疗模式逐渐被认识，颅骨轮廓和形状恢复已成为外科医生优先考虑的事情之一，对其兴趣也日益增加［4］。

目前，对于何种情况下患者需行颅骨成形术基本已达成共识，即颅骨缺损直径＞3 cm，缺损部位有碍美观，存在颅骨缺损相关的临床症状及有严重心理负担而影响生活、工作者。回顾历史，有多种重建材料曾用于颅骨缺损恢复，从自体骨到众多异体材料，包括金、银、钛、丙烯酸树脂、羟磷灰石和最近常使用的PEEK，颅骨成形术的植入物材料选择需根据患者的年龄、原发病损种类、缺损部位、缺损尺寸、患者的经济能力及操作人员喜好等因素综合考虑。用于颅骨成形术的材料必须在恢复颅骨表面形态的同时消除颅骨缺损，其应具有成本效益，射线可穿透且无铁磁性，抗感染，重量轻，有生物惰性、骨诱导性和骨传导性［5］。

上述提及的几种材料已被用于重建，但均具有不同的优点和缺点。鉴于自体骨能够满足理想重建材料的许多要求，因此既往其一直被视为颅骨成形术的理想材料，但自体颅骨成形术后常见的并发症（如骨瓣吸收）常导致二次翻修手术［5］，因此寻找理想颅骨修补材料一直是材料学的重要研究方向。钛网是目前颅骨成形术中最常用的异体材料之一，其具有较低的感染率、良好的机械强度和低成本等优势［6-7］。并且其可以对植入物的大小和形状进行术中调整，并可在重建结构中嵌合骨移植物，美学效果和患者长期满意度均较好［8］。钛合金虽然是一种具有高生物相容性的惰性材料，但金属特性使其仍可以传导热冷而使患者产生异常感觉，并在拍片时产生伪影［9］。此外，皮层软组织的侵蚀和植入物暴露是另一种常见并发症，有多项报道详细介绍了颅骨成形术后钛网的暴露情况，暴露率达14%，可能是由于大气和颅内空间之间的压力梯度波动所致［10-11］。而术后放疗患者钛网暴露风险可能更高［10-11］，从而限制了此种材料的应用。

PEEK作为一种半晶体线型多环芳族线性聚合物，于1998年首次用于临床植入物［12］，早期主要集中在脊柱和髋关节置换术中，由于其在强度、耐久性、刚度和抗性的组合方面所表现的优良特性，故在临床医学中的用途不断扩展。PEEK材料的优点主要是弹性和强度阈值非常接近皮质骨，使其成为重建颅骨缺损的有价值的选择［12］。2007年SCOLOZZI等［13］首次报道了应用PEEK材料在颌面外科术中重建额眶缺损的经验，使PEEK材料逐渐为神经外科医生所认识。相对于钛网材料，PEEK材料作为颅骨植入物具有以下优点：（1）采用嵌入式修补方式，使PEEK材料可以完全嵌入骨窗里面，与缺损区完全吻合，通过头皮触摸不到凸起；（2）通过3D建模技术可定制出任意形状骨板，完美实现解剖学上的重建要求；（3）力学性能接近自体骨，质地坚固，无需时时担心受力凹陷问题；（4）隔热性好，不用怕外界冷热温差刺激；（5）射线透过性好，无铁磁性，影像学检查无伪影［14］。本研究中37例患者通过颅骨缺损修补术也证实了PEEK材料的上述优点，特别是2例肿瘤患者，其在额部眉弓、眶壁及颧凸等部位的骨缺损重建中PEEK材料显示出钛网所不具备的良好的嵌合性和外观效果；随访3～49个月，患者的外观满意度均较好，未出现植入材料外露、感觉异常等情况；但本组患者早期手术时间较长，个别甚至达到255 min，分析原因主要是术中无法将植入物很好地嵌合入缺损区，之后总结经验，特别是注意了缺损缘软组织的彻底剥离等技术细节后手术时间明显缩短，目前基本控制在1.5～2.0 h，与正常钛网修补术差别不大。本组患者最常见的并发症是皮下积液（占24.3%），其中5例通过置管引流数日后局部粘连形成未再复发。分析积液出现的原因主要为颅骨缺损区脑组织凹陷，修补后植入物与硬膜间存留较大腔隙，从而利于局部组织液渗出与积聚，处理上一方面术中采取硬膜中央悬吊、敷贴止血材料以减少无效腔、避免过度负压引流等，另一方面术后拔管前加大补液量及低渗液输注，同时适当延长拔管时间（一般为3 d左右）以减少积液的形成及在局部积聚。本组患者术后无癫痫、无术区感染及严重手术相关性出血。目前暴露的主要问题是费用昂贵，平均费用是同样面积钛网材料费用的5倍以上，加之部分地区医保政策的要求，限制了PEEK材料的广泛应用。

综上所述，以PEEK作为颅骨缺损修补材料具有良好的生物相容性及生物力学特性，可以实现缺损区颅骨的三维解剖重建，且有效性、安全性较好。但对于有一定经济能力或靠近颅底区域的缺损，PEEK不失为一种理想的修补材料，值得在临床上推广。但本研究样本量较小，PEEK材料的安全性及可靠性尚需要大样本量研究进一步证实。

作者贡献：钟鸣谷、古机泳进行文章的构思与设计；钟鸣谷、栾中钦、董家军进行研究的实施与可行性分析；钟鸣谷、张伟明进行数据收集、整理、分析，结果分析与解释；钟鸣谷、彭逸龙撰写论文；钟鸣谷、董家军进行论文的修订；董家军负责文章的质量控制及审校；钟鸣谷对文章整体负责、监督管理。

本文无利益冲突。