個體化聚醚醚酮植入體修復(fù)顱頜面骨缺損

洪詠龍 何海濤 隋文* 張圣福 鄢鵬 張金鴿 (南方醫(yī)科大學(xué)附屬深圳醫(yī)院頜面外科, 廣東 深圳 5800; 第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院頜面外科, 重慶 40004)

個體化聚醚醚酮植入體修復(fù)顱頜面骨缺損

洪詠龍1何海濤2隋文1*張圣福2鄢鵬2張金鴿1
(1南方醫(yī)科大學(xué)附屬深圳醫(yī)院頜面外科, 廣東 深圳 518010;2第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院頜面外科, 重慶 400042)

異源植入體; 計算機輔助設(shè)計植入體; 聚醚醚酮

上百年來人們一直在嘗試運用各種材料修復(fù)顱骨的缺損，如自體和異體的骨與軟骨、甚至用橡膠、軟木和石膏等。近些年來鈦網(wǎng)和異丁烯酸甲酯被逐漸廣泛使用于顱骨的缺損修復(fù)，它們不受材料體積的限制，也無需考慮供區(qū)的損傷。但僅僅能完成對顱骨的修補是不夠的，患者對術(shù)后的外形恢復(fù)要求越來越高。根據(jù)患者的個體外貌和顱頜面骨的具體缺損特征,由計算機輔助設(shè)計的聚醚醚酮個體化修補植入材料能很好地同時兼顧對修復(fù)顱頜面骨功能與外形的要求。國外最近幾年已經(jīng)有小樣本的聚醚醚酮修復(fù)顱頜面骨缺損的報道[1]，而國內(nèi)相應(yīng)的報道很少。在成功完成一例計算機輔助設(shè)計聚醚醚酮個體化植入體修復(fù)大面積前額顱骨缺損的過程中我們深感到其在修復(fù)外形上具有的明顯優(yōu)勢，同時在修復(fù)顱頜面骨缺損中也存在著不足。

患者于2013年6月在工作時不慎被吊車懸掛重物撞傷顱面部，當(dāng)即昏迷并送當(dāng)?shù)蒯t(yī)院搶救，診斷為：①開放性顱腦損傷(額部開放性凹陷性骨折)；②雙額葉挫裂傷；③顱底骨折；④雙眼眶周骨折；⑤鼻骨骨折；⑥左上頜骨骨折；⑦雙眼球頓挫傷。遂行雙額部去骨瓣顱內(nèi)減壓術(shù)，兩周后病情平穩(wěn)。現(xiàn)感額部凹陷，影響與人交往，希望能通過手術(shù)得到改善，恢復(fù)面容。入院查體：患者前額部及左鼻根內(nèi)眥部凹陷畸形明顯，前額發(fā)跡內(nèi)1 cm處見全冠狀切開瘢痕，雙側(cè)發(fā)跡邊緣至眉弓上緣見15 cm×8 cm大小的長方形凹陷畸形，無骨板，質(zhì)軟(圖1)。左眼無光感，呈內(nèi)陷畸形。術(shù)前CT三維重建顯示前額骨板完全缺失，左眶內(nèi)側(cè)鼻骨篩骨骨折內(nèi)陷，左顴骨骨折下移(圖2)。術(shù)前準(zhǔn)備：通過三維打印技術(shù)制備患者的頭顱模型(圖3)，并將1.0 mm層厚的高分辨率CT數(shù)據(jù)以DICOM傳輸給瑞典的Synthes公司(現(xiàn)已被強生公司收購)，公司據(jù)此構(gòu)建患者顱頜面骨骼三維圖像，并設(shè)計虛擬的植入模板嵌入到虛擬額骨的缺損區(qū)(圖4)，而后將計算機虛擬圖像傳回手術(shù)醫(yī)生，手術(shù)醫(yī)師提出改進(jìn)方案，公司修改后，手術(shù)醫(yī)師最終確認(rèn)，由公司完成聚醚醚酮植入體的制作，其精確約為0.5 mm(圖5)。收到聚醚醚酮植入體后，將植入體與患者的頭顱模型比對是否貼合以最終確認(rèn)。植入體經(jīng)高溫消毒備用。在全麻下，按患者首次手術(shù)的冠狀切口瘢痕切開頭皮，在硬腦膜表面全層翻起額瓣至眉弓上緣，分離是要防止硬腦膜穿通造成腦脊液漏，如發(fā)生因即刻行硬腦膜修補術(shù)，充分顯露殘留的額骨骨缺損邊緣，遂將聚醚醚酮植入體嵌入到骨缺損區(qū)，術(shù)中見聚醚醚酮植入體與骨缺損邊緣貼合緊密無需作任何修整，常規(guī)用絲線將用硬腦膜與植入體相連，最后用AO的微型鈦板和鈦釘固定(圖6)。術(shù)后患者對顏面部外形修復(fù)效果十分滿意(圖7)，CT顯示植入材料貼合且固位良好。至今術(shù)后已3個月，未見植入體移位、感染和暴露等并發(fā)癥。

圖1 患者術(shù)前額部大面積骨板缺失，呈凹陷畸形

A:患者正面照；B：患者的左側(cè)位照

圖2 頭顱CT三外重建，前額骨板缺損，左鼻眶篩骨骨折，左顴骨體骨折并下移

A: 整個額部呈矩形骨缺損; B: 額部缺損造成凹陷畸形

圖3 三維打印患者頭顱模型

圖4 虛擬設(shè)計植入體嵌入到骨缺損區(qū)

圖5 個體化制備的PEEK植入體

圖6 術(shù)中PEEK植入體嵌入到骨缺損區(qū)，并以微型鈦板和鈦釘與骨創(chuàng)邊緣固定，用絲線將植入板與硬腦膜固定

圖7 術(shù)后患者前額凹陷性畸形得到良好的修復(fù)

A: 患者正面照；B：患者的左側(cè)位照

討論：1965年首次報道了小樣本的鈦金屬材料用于顱骨缺損的修補。鈦金屬材料有良好的生物學(xué)相容性。通過塑性良好的鈦網(wǎng)修補顱骨缺損可獲得較理想的效果。但在修補大面積顱骨缺損中由于鈦網(wǎng)的機械強度欠佳難以抵抗外力的沖擊。特別在修復(fù)含眼眶邊緣的骨缺損時，鈦網(wǎng)很難保持原有設(shè)計預(yù)成好的外形，并且時常會出現(xiàn)覆蓋的軟組織變薄易引起鈦網(wǎng)的外露。

當(dāng)然，對于面積較小的且外形不復(fù)雜的骨缺損(小于3～4 cm)，利用自體骨移植修復(fù)缺損是較好的選擇。面積較大的骨缺損勢必會促使供骨區(qū)并發(fā)癥的增加，供區(qū)可提供的骨材料不足，以及因骨板塑性不佳和植入后骨組織的吸收等許多不可控的問題。

聚醚醚酮是一種芳香族的以酮鏈相連接的多聚體材料。聚醚醚酮最初用于脊柱和髖骨的手術(shù)[2]，其生物機械性能與皮質(zhì)骨相似，并具有良好的生物學(xué)相容性，及耐熱和抗離子輻射等特性。而且利用計算機輔助設(shè)計和生產(chǎn)的聚醚醚酮材料，術(shù)中很容易獲得與周圍殘留骨邊緣貼合，并與缺損的骨邊緣厚薄相近，因這些殘留的骨邊緣多不規(guī)則，通過嵌合植入體在未作堅強內(nèi)固定前已獲得了良好的固位。因無需術(shù)中成形，手術(shù)時間大為減少，同時也避免了供骨區(qū)的并發(fā)癥。特別是對伴眶周、顴骨顴弓和部分上頜骨等不規(guī)整骨缺損，經(jīng)術(shù)前計算機精確設(shè)計切削制備的預(yù)成聚醚醚酮植入體能快速獲得極佳的外形修復(fù)效果。聚醚醚酮還可用微型鈦板和鈦釘與周圍殘留骨邊緣行堅強內(nèi)固定連接。相對于其它可利用CAD-CAM預(yù)成形植入材料，如羥基磷灰石、鈦網(wǎng)和多孔聚乙烯等，聚醚醚酮對X線呈半穿透性并具非鐵磁性，不產(chǎn)生偽影，便于術(shù)后CT和MRI復(fù)查和以后的隨訪。而且，植入體內(nèi)的聚醚醚酮材料能耐受腫瘤手術(shù)后的放療并不產(chǎn)生不良反應(yīng)。

雖然，到目前為止聚醚醚酮植入體修復(fù)顱骨缺損均為小樣本的報導(dǎo)，但普遍反映聚醚醚酮相對于鈦網(wǎng)和多甲基丙烯酸甲酯植入術(shù)后的并發(fā)癥較低，如手術(shù)區(qū)血腫、感染、植入體暴露和斷裂等。

由于國內(nèi)還無法完成聚醚醚酮植入材料的個體化設(shè)計和制作，因此，從對患者顱頜面CT數(shù)據(jù)采集到接收到個體化聚醚醚酮植入材料的整個過程約1個半月左右，時間周期較長，給患者常帶來諸多不便。特別是因腫瘤手術(shù)切除引起的顱頜面骨缺損，即使術(shù)前設(shè)計好手術(shù)的切除范圍，由于國內(nèi)的條件限制也難以做到即刻手術(shù)完成修復(fù)。已有報道根據(jù)術(shù)前預(yù)判的顱頜面腫瘤手術(shù)切除范圍所造成的骨缺損，快速預(yù)成聚醚醚酮植入體，術(shù)中再根據(jù)術(shù)前設(shè)計利用導(dǎo)航系統(tǒng)精確切除腫瘤，將預(yù)成好的聚醚醚酮植入體同期植入以修復(fù)顱頜面骨缺損，即刻獲得極佳的外形形態(tài)，并且預(yù)成聚醚醚酮植入體不存在對所必須的術(shù)后放療有不良影響。

其次，聚醚醚酮植入材料的個體化設(shè)計和加工在當(dāng)?shù)貒馁M用就較高，再加上運輸和入關(guān)，整個費用在國內(nèi)就很高，目前還未列入醫(yī)療保險范圍內(nèi)，絕大部分患者是難以承受的，聚醚醚酮植入材料的廣泛運用受到極大的限制。雖然已有不少報道顯示聚醚醚酮植入后，術(shù)后的并發(fā)癥很低，也沒有造成一些不良反應(yīng)，但因其臨床應(yīng)用時間還較短，到目前為止還未見到大樣本的臨床追蹤的隨訪報道。此外，在使用聚醚醚酮植入材料中我們也感到存在需待改進(jìn)之處。與羥基磷灰石和鈦金屬相比，聚醚醚酮的骨融合性欠佳，對于牙頜缺損的患者很難在修復(fù)外形的同時植入牙種植體以恢復(fù)患者的咬合功能。目前，聚醚醚酮多用于顱骨及眶周和顴骨的骨缺損修復(fù)，或利用計算機鏡像技術(shù)制作個體化聚醚醚酮充填材料修補因腫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還不適用于上下頜骨，特別是需要修復(fù)牙列的骨缺損修復(fù)。因此，有學(xué)者將具有良好生物活性的羥基磷灰石微顆粒與聚醚醚酮整合形成新的聚合材料使之即克服了羥基磷灰石易碎的缺陷，擁有良好的機械性能,同時又獲得了極好的生物學(xué)活性,能與周圍的骨組織形成骨融合[4]。近期有報道噴漿技術(shù)處理后的聚醚醚酮表面其納米級結(jié)構(gòu)、電化學(xué)特征以及蛋白的表面粘附性均發(fā)生了明顯的改變，能明顯提高間充質(zhì)細(xì)胞在其表面的附著、增殖和骨向分化，有利于聚醚醚酮植入體與周圍骨組織形成骨融合使之成為有承載能力的植入體，以便更適用于牙科種植與骨矯形[5]。目前，還未見到將這些經(jīng)過某些方式特殊處理后的聚醚醚酮植入材料用于人體骨缺損的病例文獻(xiàn)。

聚醚醚酮具有與皮質(zhì)骨相似的生物機械性能，并有良好的生物學(xué)相容性，及耐熱和抗離子輻射等特性。而且利用計算機輔助設(shè)計和制備的聚醚醚酮植入體能精確地恢復(fù)顱頜面骨缺損，特別是對伴眶周、顴骨顴弓和部分上頜骨等不規(guī)整骨缺損的外形修復(fù)效果十分明顯，且術(shù)后手術(shù)區(qū)血腫、感染、植入體暴露和斷裂等并發(fā)癥較低。目前國內(nèi)需制備的時間較長且費用昂貴，廣泛使用受到限制。因其骨融合性還有待改善，無法完成上下頜骨缺損的功能性修復(fù)。隨著對聚醚醚酮植入材料的深入研究和改進(jìn)，以及商業(yè)化的完善，個體化設(shè)計的聚醚醚酮植入體應(yīng)會成為外科醫(yī)生考慮的選擇之一并較普遍地用于臨床顱頜面骨缺損。

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

·病例報告·

R 683.5

B

洪詠龍，副教授、主任醫(yī)師，E-mail: ylhong93@163.com

*通訊作者：隋文，教授、主任醫(yī)師，E-mail: wens27@163.com

2016-01-05；

2016-03-20)