关于个体化颅骨缺损成形术人工材料的那些事
有很多前来门诊咨询颅骨修补事宜的患者，为了能让大家对颅骨修补有更清晰的认识，我们今天就来聊一聊关于颅骨修补的那些事。鉴于颅骨修补是一个比较大的话题，这次重点是介绍一些关于人工材料的知识。
首先，颅骨成形术作为一种手术，有它自己严格的手术适应症，换言之，我们需要知道究竟哪些患者需要接受颅骨成形术。
目前颅骨缺损修补材料主要分为：自体颅骨保存移植和人工颅骨材料。自体颅骨保存移植，整个过程顾名思义就是自己的颅骨被取下来后经过一段时间的妥善保存，当需要进行颅骨修补术的时候再放回原处。简言之，我们可以理解成“取之于民，还之于民”。这种方式看似是有很多优点的，因为从自身取下来的骨瓣具有组织反应性小且无需塑形、合乎生理解剖要求、无排斥反应等优点。但是，自体颅骨保存的安全性和效果性仍存争议。因为研究人员早就发现，在保存取下来的骨瓣的过程中可能会出现各种问题。比如，自体颅骨保存可在生理状态下保存颅骨（如患者的腹部皮下脂肪层内），但可能增加患者的痛苦（因为肚子上又要挨一刀），保存过程中颅骨还可能出现骨吸收变薄、骨性能下降，导致术后出现骨板松动、塌陷等并发症。而深低温体外保存的颅骨瓣可保持骨细胞活性，冷冻骨瓣基质中的骨引导物未被灭活，修复后骨瓣可存活并与周围骨质融合。但此方法要求超低温保存所需得特殊设备，医院不易做到。同时，长时间深低温保存也存在颅骨瓣骨性能下降、增加手术感染率等风险。由此，我们可以看到目前自体颅骨保存方式对于能否实施自体骨瓣移植手术起决定性的作用，这些都需要以后进行更深入地研究，随着科技的进步也许我们能找到更安全、可靠的方法保存，同时解决一些不能容忍的术后并发症比如骨吸收、活性降低等，真正做到自体骨瓣“不打折扣”进行颅骨修补。
还有一些患者在受到颅脑创伤的时候，是开放性损伤（骨瓣与外界相通并被污染）或者骨瓣碎裂成好几瓣无法保留，这些很显然都不适宜进行自体颅骨保存移植。
鉴于以上原因，目前自体颅骨保存移植在颅骨修补术中应用十分受限，远不及人工材料，所以接下来，我们再来看看有哪些人工材料在个体化的颅骨修补中大量应用。首先，我们需要知道颅骨成形术理想材料需要具备哪些特性。
随着材料学和医学的发展，应用于颅骨修补的人工材料也越来越多，主要包括自凝塑料、硅橡胶片、有机玻璃、高分子聚合材料、骨水泥、不锈钢丝网、钛条和钛板、聚醚醚酮颅骨等。目前，国内使用最多的人工颅骨成形材料为钛网，其具有良好的生物相容性和较低的生物退变性，组织反应性较小，术前计算机辅助塑形效果较佳，固定操作简单，术后并发症发生率较低。但可塑形钛网有导热性、放射伪影、磁共振干扰等缺陷，同样也存在一定的排异反应和感染风险。尽管PEEK（聚醚醚酮）材料的相对高昂价格在某种程度上限制了其应用，但也呈逐渐越来越广的趋势，所以在此主要介绍PEEK（聚醚醚酮）材料与钛网。
钛金属最早应用于颅骨修补可以追溯至二战期间，后来加入金属铝等逐渐形成了现在广泛应用的钛合金，根据缺损颅骨的形状通过计算机三维塑形后，制成了应用于不同患者的个体化钛网。刚刚开始应用时，由于价格昂贵，随着技术的成熟及社会经济的发展，钛网已经逐步取代了其他传统人工修补材料，但人们慢慢发现钛网暴露出许多不足之处，于是近年来，随着材料学的进步，人们发现PEEK（聚醚醚酮）这种高分子材料有很多优点，比如骨密度比较接近，非常硬，还能完全把病人缺失的骨头的原始的曲率全部重现，同时具有生物相容性、理想的成像性能、最佳弹性，是颌面部、头部，骨头替代的极佳材料。钛合金做成的个体化人工颅骨，箭头所指为其厚度，钛网的厚度是统一的，不能发生改变。PEEK材料做成的个体化人工颅骨，箭头所指为其厚度。
钛网和PEEK材料一个很重要的区别在于，PEEK材料厚度可以根据需要改变，不用保持统一，这与钛网有本质区别。因为人体颅骨厚度本就不是均一的，尤其在颧弓、眉弓、颅底处更是复杂无比。PEEK材料的这一特性决定了其在复杂颅骨修补中具有钛网无可比拟的优势。这里我们看一个修复眉弓的病例。箭头所指处为人工塑形眉弓，我们可以清除看到这个患者的PEEK人工颅骨形状不规则，厚度不均一。我们可以看到，尽管该患者的颅骨缺损不规则，但是定制的个体化PEEK人工颅骨可以很好的解决这点，在解剖结构上实现了最大程度的修复。
下面我们来看下两种材料的抗压性能。
PEEK材料做成的人工颅骨在大力锤击下未出现丝毫形状改变，甚至垫在下面的瓷砖都碎裂了。
钛网在钢球撞击下就出现了深深凹陷的形状改变。
显然在遭受外力冲击时，PEEK材料的抗压比钛网强太多，这是由PEEK材料的分子特性决定的。在随后的拉伸测验中，PEEK材料再一次展示了它优异的生物力学特性，即使是在拉力机极限的牛顿的拉力下，它的长短，粗细没有发生任何变化，反观钛网，在牛顿的拉力下花纹变形已经非常明显。最后，我们对两种材料进行总结如下：相比钛网，PEEK植入物具有以下主要优势。1)它们在X射线下是半透明的且是非磁性的；因此，他们在CT或MR图像下不产生伪影，有利于术后诊断监测，这对肿瘤学和神经外科患者至关重要。2)如果在相同的几何形状中使用，PEEK植入物密度较小，提供患者，尤其是带有较大植入物的患者，更好的舒适性。3）与大的金属植入物相反，PEEK植入物不导热，这可能对大脑产生不良影响。4）由于PEEK的弹性以及吸收性能，它与钛相比更类似于骨，当遭受外力冲击时，可能更好地保护大脑和承重骨。5）PEEK植入物可以在3D打印技术的帮助下，较好地对涉及到颧弓、眉弓、颅底等处的颅骨缺损病人进行复杂颅骨修补。但是，目前PEEK材料的费用比钛网的高。然而，我们也需要考虑到可能因手术并发症而发生额外费用。
文中部分图片来源于CCTV10《走近科学》节目材料新说这一期视频，大家感兴趣的话可以自行去网上观看。
关俊文教授赞赏
