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颅骨缺损修补材料的研究进展

发布时间:2024-03-10 作者:admin 来源:讲座

2024年3月10日发(作者:)

颅骨缺损修补材料的研究进展

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l56 Tianjin Med J,Feb 2007,V 综述与讲座 颅骨缺损修补材料的研究进展 季关键词 颅骨创伤和损伤修复外科手术庆李增惠 骨代用品 此.材料的选择成为颅骨修补术相关领域多年以来致力研究 的问题。 颅骨缺损是神经外科颅脑损伤、脑血管意外和颅内肿瘤 等常见病术后遗留症之一,颅骨缺损可给患者带来一系列神 经症状,如严重的头痛、眩晕、易疲劳、易激惹、记忆力下降、 抑郁、对震动及声响耐受力下降等。有些患者症状随体位变 化而加重。这些症状依靠药物治疗效果不明显,根本治疗还 需行颅骨缺损修补术。Yamaura等【 将这一系列神经症状命 名为颅骨缺损综合征。国外学者认为有些患者颅骨缺损部位 的平均血流速度减慢.呈高脉动指数哪。骨缺损区皮瓣松弛的 患者,脑脊液(csr)动力学都有不同程度的紊乱,脑血管储备 能力下降,脑葡萄糖代谢减少M。行颅骨缺损修补术后,随着 CSF动力学紊乱的纠正.脑血管储备能力的恢复.脑葡萄糖 代谢的增加.患者的神经症状可完全消失或部分改善。颅骨 修复后颅骨缺损局部脑组织血液动力学的恢复可能是神经 功能恢复的机制之一。颅骨修补术可以松解硬脑膜与皮瓣及 骨窗之间的粘连,解除脑表面血管的牵拉、扭曲和压迫.从而 改善局部脑组织血液动力学.促进神经功能的恢复。另外颅 骨缺损后硬脑膜与皮瓣、皮层之间的瘢痕和大气压力均可使 局部颅内压增高。颅骨修补解除了皮瓣本身及大气压力对皮 层的压迫和刺激.降低颅骨缺损部位的颅内压.因而促进神 经功能改善r21。 1颅骨缺损修补的时机 颅骨缺损修补术在神经外科领域是一种比较常见的手 术.主要针对因脑外伤、脑肿瘤等原因接受开颅手术后而遗 留颅骨缺损的患者。通常对这样的患者要进行延期颅骨缺损 修补以纠正大面积颅骨缺损引起的低颅压综合征及颅骨畸 形所致的美容问题,并保护脑组织以免其再受损伤。外伤性 颅骨缺损应在清创手术恢复良好的基础上,3个月后再考虑 行修补术。如缺损处有肌肉及头发覆盖,且缺损面积较小(直 径<3 em)可不必行修补术。传统的6个月后行修补手术的观 念己有争议,临床证实伤后3个月左右手术更为适宜嘲。如为 单纯的凹陷骨折,可同期一次性完成碎骨片摘除和颅骨成形 修补术嘲。Babiehenko等p对101例在一期手术后不同时间施 行颅骨成形的患儿进行12个月至25年的随访,结果表明, 颅骨成形术实施越早,对患儿越有利。对于颅内感染的患者, 必须经彻底清创并控制感染1年后方可行颅骨修补术问。 2颅骨修补材料的进步 临床实践表明,影响颅骨修补手术失败的因素(除患者 自身的生理因素)主要有两方面,一是材料的生物相容性差, 导致术后排斥反应严重而引发各种并发症;二是材料本身理 化性能差,出现变形、碎裂和老化等现象而需要取出体外。因 颅骨修补材料应该具备主要特点是:良好的生物相容 性.不会被人体排斥或吸收;无毒、无不良反应,长期埋人体 内安全、可靠;良好的力学性能,以保护大脑;化学性质稳定, 不会变质、老化和腐蚀;热、电、磁的不良导体,具有良好的隔 温防寒机制;可透过X线,便于术后复查;可任意塑形;质量 轻;消毒方便等 。目前临床上,颅骨缺损的治疗主要是施行 颅骨修补成形术,包括自体骨移植、异体或异种骨移植和异 源性骨替代材料。 2.1 自体骨移植 自体骨被认为是最理想的骨移植材料。 可以是颅脑损伤手术时取下的颅骨片,自体身上取下的肋骨 或腓骨,髂骨嵴处的皮质骨或松质骨等 ;然而自体骨移植, 骨组织来源是有限的.同时造成供区新的损伤和潜在的供区 组织功能降低及后遗症问题,最严重的是自体移植骨片不同 程度地吸收变小以至松动下陷【ll】。国外报道自体骨移植的失 败率高达1 3%~30%t 】。 2.2异体或异种骨移植患者运用异体或异种骨修补骨缺 损有许多成功的临床应用报道.但是其骨诱导活性是很不一 致的.即使来自同一组织的不同份额,诱导成骨能力的差异 也是很大的,同时还有传播疾病和免疫反应的风险。其失败 率高于自体移植『l2】。 2.3异源性骨替代材料异源性骨替代材料很多,有钛合金、 有机玻璃、硅胶片及仿生颅骨板等异源性材料。有机玻璃质地 较硬不易变形,但易碎裂、老化、生物相容性差、术后并发症 发生率高,作为一种长期置留在人体内的材料,有机玻璃不 是最好的选择;硅胶片塑形、裁剪方便,但因为质地软、强度 低,不适于修补大面积缺损;骨水泥是一种具有室温下自固 化能力的粉剂物质。热导率和磁导率低、塑形容易,不足之处 是配制时有特殊气味、固化过程产生聚合热、对脑组织有刺 激性 。生物材料羟基磷灰石组织相容性好、化学稳定、不易被 吸收、机械强度较大、有骨传导作用,获得满意的结果并得到 推广。但仍存在质脆、不易塑形固定等力学缺点难以满足临床 需要。钛是一种轻金属,钛合金坚硬强度高,理化特性稳定,长 期保留体内不会变质、老化,也不易破碎;与其他金属相比具 有良好的生物相容性,术后一般无头皮反应性水肿和积液等 并发症。作为金属,最突出的优点是强度大.但不可避免其导 热、磁系数高.会出现修补区域遇冷热反应敏感的现象。钛 网、丙烯酸脂类修补颅骨缺损己广泛应用,这些材料来源充 作者单位:300121 天津市人民医院(季庆);天津市环湖医院 神经外科(李增惠) +审校者 

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天津医药2007年2月第35卷第2期 分.基本不干扰神经影像的诊断,但是必须塑形后才能应用旧。 近二十年来,随着干细胞技术的迅猛发展,组织工程学 应运而生。组织工程学是应用工程学和生命科学的原理与技 术。研制具有生命活力的组织器官生物替代物,以对损伤或 衰老的器官进行修复或重建,从而维持或改善组织器官的正 常功能㈣。骨组织工程就是利用组织工程学的原理和方法对 缺损骨组织进行修复和重建㈣。此外,成体干细胞还存在于 胚胎时期间充质来源的骨外组织中,诸如皮肤成纤维细胞、 脂肪组织的干细胞、骨骼肌的卫星细胞和血管内皮细胞等, 骨生物活性因子不但在诱导和刺激细胞增殖、分化及维持细 胞存活中起着重要作用,而且在骨缺损修复的重要环节如骨 组织的生成及再塑形方面发挥着不可或缺的作用【坻川。 3颅骨修补手术方法 选择何种方法将补片植人并和颅骨联结,要视材料而定。 3.1硅橡胶绦纶网此种材料通常被加工成标准曲面成形 片.术前按颅骨缺损部位、形状和大小,剪裁成略大于实际缺 损面积的补片。术中根据骨窗大小再进行修剪,用镶嵌法植 入.以粗丝线固定6~8处即可。但硅橡胶修补颅骨缺损,术后 皮下积液、感染发生率高。 3.2骨水泥一般分为粉料和液料,术中需要配制,然后使 用手工塑形。也可以使用颅骨标本,先在标本上画出与缺损 相应的区域。将面团状骨水泥直接压合到标本上所标出的区 域内塑形出骨水泥瓣。术中塑形即不方便又很费时,使手术 难度增大、时间延长。完全手工操作,形状带有不确定性,从 而难以预测手术结果是否美观。 33钛合金作修补材料时钛合金有两种不同的构型:钛 板和钛网。钛板厚度约为0.2~0.5 rnn'l,术中成形时,根据颅骨 缺损的大小剪裁后(略超出骨窗缘),用钳子根据所需弧度塑 形,采用覆盖法植入.周围用5-6枚配套钛钉固定。使用钛网 修补的手术方法与钛板基本相同。钛网较钛板厚,弹性小易 塑形,故不会因边缘锐利、上翘切割皮肤引起感染:棱形网眼 大而密,便于术后引流积液及肉芽组织贯穿生长,有利于固 定补片,也避免上翘及外露等并发症。所以认为钛网克服了 钛板成形不佳的缺点,手术效果比较理想。 使用人工材料修补颅骨(除硅胶外),基本都是在术中以 手工塑形的方法制成补片,显然,这种传统的方法存在很多 不足。术中塑形即不方便又很费时,使手术难度增大、时间延 长,增加了患者的精神压力;除此之外,还限制了一些塑形难 但可满足其他要求的材料的选择等。相比之下,术前成形法 由于补片在手术之前已经制成,大大降低了手术操作难度, 缩短了时间,弥补了前者的不足之处。然而由于制作方法的 局限性,术前成形法只能将修补材料加工成统一形状,并不 能针对某个患者制作修补片,因而无法体现人的个体差异。 目前,计算机三维成像技术己被引入颅骨成形术嗍,术 前根据三维重建图像。采用人工智能技术制造出与缺损处吻 合良好的修补物。可以节约手术时间,特别是用于修补各种 复杂缺损,如额眶部或颅底。以图像处理技术为基础的i-f ̄c 157 机视觉技术为医学界提供了观察人体内部结构崭新手段,传 统制备方法无法实现“按人配置”的目的将会随着计算机技 术的发展和研究地深入逐渐被新方法所取代。 参考文献 【1】Yamaura A,Makino H.Neurological deficits in the presence of the sinking lfap following decompressive craniectomyⅢ.Neurol Med Chir,1977.17(1pt1):43—53. 【2】Hoffmann B,Sepehmia A.Taylored implants for alloplastic cranio- plasty-clinical and surgical considerationsⅢ.Acta Neurechir, 2005,93(Supp1):127—129. 【3】张世中,邹志浩,徐如祥.颅脑外伤后同期脑室一腹腔分流及颅骨 修补的疗效分析们.中华神经外科杂志2005,21(8):494-496. 【4】Isago T,Nozaki M,Kikuchi Y,et a1.Sinking skin flap syndrome:a case of improved cerebral blood lfow after eranioplasty们.Ann Plast Surg,2004,53(3):288-292. 【5】Sanan A,Haines S.Repairing holes in the head:a history of craniol- pl ̄ty[J].Neurosugery,1997,40(3):588-603. 【6】江基尧,朱诚,罗其中主编.颅脑创伤临床救治指南【M】.上海:第二 军医大学出版社,20o3:223—227. f7】Babichenko El,Pichkhadze M,Skulovich SZ.Late results of cranio- plasty using explants in childrenⅢ.Zh Vopr Neirokhir,1986,2:9. 【8】McIntosh RL’Anderson V,McKenzie IU.A numerical evaluation of SAR distribution and tempexature changes around a metallic plate in hte head ofa BF exposed worker .Bioelectmmngnetics,2005,26 (5):377-388. 【9】VerretDJ,DucicY,OxfordL,eta1.Hydroxyapatite cementin cranio- facila reconstruction们.Otolaryngol Head Neck Surg,2005,133(6): 897—899. 【10]Boden SD,Martin GJ,Morone M,et 1a.111e Use of Corlaline hydroxya- patite witll bone nlarmw’autogenous bone graft,or osteoinductive bone protein extract for posterolateral lumbar spine fusion们.J Spine,1999,24(4):320--327. 【1 1】Tybor K,Fo ̄uniak J,Komunski P'et a1.Supplementation of cranila defects by an autologous bonefalp storedinthe abdominalwall们. Neurol Neurechir Pol,2005,39(3):220-225. 【12]Holligner J'JefreyO,Wirm SB,eta1.Tissue engineeringofbone in hte craniofacial complex们.Annals New York Academy Sciences, 1999,875(18):379—385. 【13】Nakayama B,Hasegawa Y,Hyodo I,et a1.Reconstruction using a three-dimensional orbitozygomatic skeletla model of titanium mesh plateand soft-tisuefreeflaptl ̄isferfollowingtotolmaxilectomy 们.Hast Reconstr Surg,2004,1 14(3):631—639. 【14】Patel}IJ,Su SH,Patterson C,et a1.A combined strategy to reduce restenosis for vascular itsue engineering applications们.Biotcehnol Prog'2006,22(1):38--44. 【15】AbukawaHShin M'WiliamsWB,etaL Reconstructionofmandicublar defectswith autolgnous ̄ssue engineered bone田.J Oral Maxillo— facSurg,201M,62(5):601-606. 【16]Gafni Y,Turgeman G,Liebergal M,et a1.Stem cells∞vehicales for orthopedic gene hterapy忉.Gene There.004,1 l(4):417-426. 【17]AkitaS,FnkuiM,NskagawaH,eta1.Cranila bone defect healingis 

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l58 accelerated by mesenchymal stem cells induced by coadministration of bone morphogenetic protein-2 and basic fibroblast growth factor Tianjin Med J,Feb 2007,Vol 35 No 2 cephaly:quantitative morphologic analyses of cranium using three— dimensional compted tomography nd aa life—size model【J].J Cran— ifoac Surg,2005,16(4):688—693. 【J].Wound Repair Regen,2004,12(2):252—259. 【18]Yamada A,Imai K,Nomachi T,et a1.Cranial distraction for plagio- (2006—02—06收稿2006—05—28修回) 胚胎干细胞鉴定的生物学特性及其应用前景 王世忠关键词 干细胞细胞分化端粒,末端转移酶康亚妮刘皓 应用前景 抗原,表面胚胎干细胞(embryonic stem cell。ES细胞)是指胚泡期的 胞系中克隆出2个ES细胞系H ,和H9.2,这2个细胞系在体 外继续培养8个月后仍保持了正常的XX核型。 1.3端粒酶活性端粒是位于染色体末端的重复DNA序 列—rItI’AGGG,其长度作为细胞分裂及细胞衰老的生物时钟。 内细胞团中分离出的尚未分化的、能在体外培养、具有发育 全能性的早期胚胎细胞。ES细胞具有胚胎细胞和体细胞的 某些特性.既可进行体外培养、扩增、转化和制作基因突变模 型等遗传操作,又保留了分化成包括生殖细胞在内的各种组 织细胞的能力。具有无限增殖、自我更新和多向分化潜能的 ES在临床移植医学、组织工程、生物学、药理学及发育学基 础等研究领域具有重要的科学意义和巨大的应用前景。对于 有效地治疗人类多种疾病。维护和促进人类健康具有巨大的 潜在价值…。 1生物学特性 它在每一次分裂中都会变短,但可被端粒酶修复。端粒酶是 一种核糖核蛋白.与维持真核细胞染色体末端的端粒长度和 控制细胞寿命有关。端粒长度对其复制寿命具有很重要的作 用。端粒酶的表达与人细胞系的永生化程度高度相关;向人 的某些二倍体细胞中重新导入端粒酶活性将会延长其复制 寿命;人的二倍体细胞不表达端粒酶活性,随着年龄的增长, 其染色体端粒变短,在组织培养过程中,经过有限的增殖期 后,即进入复制衰老状态。大多数体细胞的端粒酶活性都不高, 并在5O~8O代有限的增殖后进入老化阶段m。ES细胞则表达 高度端粒酶活性,Es细胞即使长期培养1年.传代300代仍 Es细胞是来自着床前胚胎或胎儿原始生殖细胞的、可 在体外分化状态下长期增殖传代培养的、具有稳定的二倍体 核型和多能干细胞表面特异标记的、可分化为三个胚层来源 的各种组织及细胞类型的永久细胞系。Es细胞鉴定的理论 基础是其生物学特性。 1.1形态学特征Es细胞在胰酶和无ca2+、M[ 培养液中形 成相对扁平紧密的克隆群。并易解离为单一细胞:而胚胎生 殖细胞(EG细胞)为圆形克隆群,且很难用常规方法解离。ES 细胞生长缓慢,对数生长期为36 h,而EG细胞对数生长期 表现有高端粒酶活性,表明其复制寿命要长于体细胞的复制 寿命【饲。由于Es细胞在体外培养中长期保持早期胚胎细胞的 性质,因而对研究细胞衰老和干细胞扩增机制有重要意义。 1.4细胞表面抗原的表达ES细胞具有表达早期胚胎细 胞、EG细胞表面抗原的特性。人ES细胞表面抗原的表达与 小鼠Es细胞存在明显的种属差异.如小鼠Es细胞表达早期 胚胎细胞的特异性表面抗原SSEA一1.但并不表达SSEA一3 和SSEA-4[ ̄,而人ES细胞则表达人早期胚胎阶段特异性抗 原SSEA一3,SSEA-4,TRA一1—60,TRA一1—81;EG细胞表达 SSEA一1,SSEA一3,SSEA-4,TRA一1—60,TR,A一1—81。人ES细胞 为12h。人ES细胞与哺乳动物Es细胞具有相似的形态特征: 细胞体积小,核大,胞浆少,有一个或多个核仁,核质比高 。 Es细胞在体外培养时呈集落状生长,就集落形态而言.人 EG细胞集落与小鼠Es细胞集落更接近呈紧密牢固结合、多 层密集立体生长的无明显细胞界限的集落:而人Es细胞集 表现SSEA一1阴性,而小鼠的Es细胞和EG细胞则表现 SSEA一1阳性。因此,常用单克隆抗体SSEA一1检测Es和EG 细胞表面抗原作为发育全能性的一种标志。目前认为, SSEA一1的表达与否,可能反映了相对扁平疏松结合的Es细 落呈相对松散、扁平状集落,集落内细胞界限隐约可见[31。 1.2核型分析Es细胞具有正常稳定的二倍体核型,可作 为生物发育机制和移植分化细胞的研究模型。Thomson等 分离的5个Es细胞系中H 、H扒H 具有正常的XY核型。 H 、H 具有正常的XX核型,其中H,、H 、H H, 细胞系经反 复冷冻、复苏培养5-6个月仍维持正常的核型。Gearhart等阁 建立的EG细胞系在8~1O代(6o~70 d)进行了核型分析。在 5个EG细胞系中,3个为XX核型,2个为XY核型,核型正 胞集落(SSEA一1阴性)与多层叠垛集落的Es细胞(SSEA一1 阳性)之间的差异【捌。碱性磷酸酶(AKP)活性常被用来作为鉴 定Es细胞及其分化与否的重要标志。在早期Es中AKP活 性较高,而在已分化的细胞中活性明显降低 。 1.5’转录因子0ct-4的表达0ct-4是一种发育全能性的 标志基因,为POC区域的一个转录因子。在小鼠,0ct-4只限 常稳定。Reubino 建立的2个XX核型hES细胞系HES一1 和HES一2分别在5~7、14~18、22~26、44~46代和6~8、40~42 代进行了核型检测,结果表明,两个细胞系在体外培养数十 代后仍保持了正常核型。Amit等r7】从体外培养6个月的Hq细 定在多潜能细胞中表达 。研究结果表明,受精卵所表达的 0ct-4对建立ES细胞系是必需的 。用PT—PCR方法分析 hES细胞的mRNA,发现hES细胞也表达0ct-4。克隆PCR 作者单位:300070 天津医科大学组胚教研室 +审校者 

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