新型材料與顱底重建技術(shù)

楊輝

·專家筆談·

新型材料與顱底重建技術(shù)

楊輝

顱底重建； 材料

顱底病變的手術(shù)治療包括手術(shù)入路、病變切除與顱底重建三個部分。神經(jīng)內(nèi)鏡的使用為各種顱底病變提供了創(chuàng)傷更小的入路。顱底骨質(zhì)、硬膜及局部軟組織缺損是顱底手術(shù)常見并發(fā)癥，會增加術(shù)后腦脊液漏、顱內(nèi)外感染及腦膨出的發(fā)生幾率。因此，顱底重建技術(shù)是制約內(nèi)鏡發(fā)展的重要難題。過去十幾年內(nèi)，眾多材料被運用于顱底重建。目前常用的修補材料可分為游離材料和帶血管蒂的組織瓣，前者包括自體的脂肪、肌肉、筋膜等 自體游離移植物、帶血管蒂皮瓣等材料，還有人工材料如人工硬腦膜、生物膠、明膠海綿、骨替代材料、人工合成可吸收密封膠、人工合成硬膜等材料[1]。眾多的材料運用于顱底修補，但是各種材料均有優(yōu)缺點。近年來，隨著以3D打印、電紡絲為代表的工程技術(shù)以及材料學(xué)的飛速進展，越來越多的研究將視野轉(zhuǎn)移到可運用于顱底重建的新型材料中。

一、顱底重建現(xiàn)狀

顱底重建的材料與方法眾多，其選擇常常根據(jù)顱底損傷類型以及腦脊液漏的程度決定。目前常見的材料有以下幾種。

1.自體游離移植物：自體游離移植物包括游離黏膜、脂肪、闊筋膜、骨頭等。游離黏膜常來自鼻腔的鼻中隔、中及下鼻甲，用于覆蓋修補缺損，并且黏膜面需朝外，以免形成黏液囊腫。脂肪常取自腹部脂肪組織，用作硬膜下填充物，尤其是腫瘤切除后填充巨大的腔隙。闊筋膜是非常耐用的材料，常取自大腿外側(cè)，用作覆蓋物修補缺損，其最大的缺點是傷口造成的創(chuàng)傷，尤其是對于愛運動的年輕人。游離骨頭用于需要硬物修補，尤其是適用于肥胖病人，用于預(yù)防遠期的腦膜膨出。游離骨頭常來自顱骨本身、犁骨或者篩骨垂直板，對于術(shù)后需要放療的病人，其運用還存在爭議，因為可能會導(dǎo)致放射性骨壞死進而導(dǎo)致填充的失敗。

2.人工合成硬腦膜：人工合成硬腦膜材料可用于顱底硬腦膜的修補，其運用可以使硬腦膜張力更低，更安全，并且可以減少其他方法提供移植位置的損傷。但是現(xiàn)有材料常會與腦組織產(chǎn)生一定程度的黏附，并且部分病人還會出現(xiàn)組織排斥。

3.帶血管蒂皮瓣：帶血管蒂皮瓣包括帶蒂鼻中隔黏膜瓣(應(yīng)用最為廣泛)、帶蒂中、下鼻甲黏膜瓣、硬腭黏骨膜瓣、帶蒂額骨骨膜、顳枕肌筋膜瓣等[2]。主要分為兩大類：鼻內(nèi)黏膜瓣以及鼻外皮瓣。鼻內(nèi)黏膜瓣最主流的方法是鼻中隔帶蒂黏膜瓣，由Hadad等[3]最早于2006年報道，亦稱為Hadad-Bassagasteguy黏膜瓣，這種黏膜瓣的運用大大降低了術(shù)后腦脊液漏的幾率。鼻中隔帶蒂黏膜瓣運用針尖單極灼燒或者冷凝鼻中隔黏膜分離出來，分離出來的帶蒂黏膜瓣常暫放于鼻咽或者上頜竇中以避免后續(xù)手術(shù)的損傷，術(shù)后可以通過增強MRI來判斷此黏膜瓣血供是否完整[4]。當(dāng)手術(shù)涉及前鼻中隔成形術(shù)、鼻竇手術(shù)、顱底手術(shù)時，鼻中隔帶蒂黏膜瓣往往不是首要選擇[5]。帶蒂下鼻甲黏膜瓣常用于鞍區(qū)、鞍上以及斜坡病變，此種黏膜瓣的血供由下鼻甲動脈提供[6]。帶蒂中鼻甲黏膜瓣常用于蝶骨平臺、篩板、鞍區(qū)以及斜坡的小病變，這種黏膜瓣較難采取，并且表面區(qū)域比較小[7]。

常見的鼻外皮瓣包括顱骨骨膜瓣、顳頂筋膜瓣、腭瓣等。顱骨骨膜瓣血供來自眶上或滑車上動脈，常用于蝶鞍前部缺損的修補[8]。顳頂筋膜瓣是鼻內(nèi)皮瓣缺乏時極佳的選擇，由顳淺動脈供血，常取自顱底病變同側(cè)頭皮，但其取材鄰近面神經(jīng)額顳分支，損傷神經(jīng)幾率增加，并且旋轉(zhuǎn)角度有所限制，因此在斜坡和鞍旁區(qū)域運用受限制[9]。其他皮瓣比如腭瓣、面顳肌瓣、帶血管蒂顳骨瓣等仍在臨床上有所運用，但由于其容易造成鄰近組織或神經(jīng)損傷并未廣泛推廣運用。

4.游離組織瓣：游離組織瓣的運用是顱底重建最后的選擇，往往不是運用于單純內(nèi)鏡手術(shù)過程中，因為游離組織瓣的植入通常需要暴露更大的手術(shù)入路，組織瓣還需要在顯微鏡下行吻合術(shù)，常常和顳淺動脈與面動脈吻合[10]。游離組織瓣常取自前臂橈側(cè)、大腿前外側(cè)、腓骨或者肩胛骨后部。這種修補材料對于中線顱底需要接受持續(xù)放療的病人以及填充病變切除后留下的較深的間隙尤其有用[11]。

5.可吸收封閉膠、膠水：不管是運用上述何種材料進行顱底修補，可吸收封閉膠、膠水的運用對于組織之間的貼合至關(guān)重要。目前最常用的方法是將封閉膠、膠水與止血材料一同涂于患處，并且封閉膠、膠水不能置于各種重建材料下方。

如前所述，顱底重建材料眾多，在實際臨床工作中往往根據(jù)病情，選擇不同的材料，最重要的考量標準是腦脊液漏的程度。腦脊液漏分為三種類型：無腦脊液漏(即無顱內(nèi)開口或可見的泄露)，低流量漏(有顱內(nèi)開口但漏出量少且不與腦池、腦室相連)，高流量漏(有顱內(nèi)開口漏出量多常與腦池、腦室相連)。三種類型不同的修補方法及材料選擇見表1[12]。

無腦脊液漏的修補可僅運用人工合成替代材料，額外再使用游離黏膜或者脂肪可以增加修補強度。對于低流量腦脊液漏，帶血管蒂與不帶血管蒂的材料使用并無差異。對于高流量腦脊液漏的修補，則是推薦帶血管蒂材料以及多層修補。某些特殊的疾病比如顱底腦膜瘤、Cushing病、病態(tài)肥胖癥常需要擴大手術(shù)入路并且術(shù)后腦脊液漏比例更高，這些疾病的顱底修補首選帶血管蒂材料[13]。除此之外，需要后續(xù)接受放療的病人以及再次手術(shù)的病人也首選帶血管蒂材料。在2014版的《中國神經(jīng)外科顱底內(nèi)鏡臨床應(yīng)用技術(shù)專家共識》中，也強烈推薦使用帶血管蒂組織瓣重建顱底，可以明顯減少術(shù)后腦脊液漏的發(fā)生率[14]。

表1 不同類型腦脊液漏顱底重建材料選擇

二、新型材料的運用

盡管顱底修補的材料眾多，自體瓣尤其是帶蒂瓣的運用是眾多修補材料中的首選，其組織融合性漢、無毒性、無免疫排斥、無需消毒，但是其取材大小、形狀，并且取瓣過程中容易導(dǎo)致周圍組織結(jié)構(gòu)被破壞以及增加手術(shù)時長和復(fù)雜性。以最常用的鼻中隔帶蒂黏膜瓣為例，其供血動脈為來自蝶腭動脈的分支后中隔動脈，其運用范圍從蝶鞍至額竇后床，且不可運用于前篩修補以及兒童。除此之外，異體移植的修補材料比如豬的腸黏膜下層、牛心包膜雖嘗試運用于人體顱底重建，但是其組織排斥性、可能帶來的感染以及不可吸收性大大限制了其運用。

人工合成的材料分為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膠(PGH)、聚乳酸(PLA)、聚ε-己內(nèi)酯(PCL)等。自然聚合物包括膠原蛋白、明膠、纖維蛋白原等。人工合成聚合物的力學(xué)性能更好，并且最后可以降解成無毒性的小分子，但是其運用可能造成局部組織反應(yīng)、瘢痕過度增生以及出血等。自然聚合物膠原蛋白力學(xué)性能差，單獨使用容易造成腦脊液漏；海藻鹽水凝膠能迅速凝結(jié)，并且生物相容性好，但是其降解常常不可控。顱底重建的原則及目的是在顱內(nèi)外結(jié)構(gòu)間建立可靠的屏障，避免腦脊液漏及顱內(nèi)感染，其關(guān)鍵技術(shù)是硬膜修補[15]。因此，能發(fā)揮生物學(xué)功能，既有組織相容性，又能達到良好的力學(xué)性質(zhì)的硬膜修補、替代材料是近年來顱底重建材料研究的重點方向[12]。

Wang等[16]通過電紡絲的方法制造了多層顱底修補替代材料，即PLA-PCL-膠原蛋白納米纖維材料，其最內(nèi)層接觸腦組織層運用的是PLA以減少與腦組織的黏附，進而減少炎癥的產(chǎn)生，中間層運用的是PLA與PCL復(fù)合材料，具有防水作用。最外層則是運用的膠原蛋白，以提高細胞的黏附與增殖。通過可降解聚合物與膠原蛋白的運用，即可以從內(nèi)層防止與腦組織的黏附，從外層促進細胞的生長。

Medprin生物科技公司運用仿生電紡技術(shù)研發(fā)了一種生物降解非紡織替代物，其組成成分主要為聚左旋乳酸(PLLA)纖維，為中空、互相連接的3D結(jié)構(gòu)材料。細胞可浸潤進入這種材料并且逐步形成組織，最后逐漸被機體吸收。不僅如此，PLLA還有較強的組織相容性，能較少與腦組織的黏附。Shi等[17]將PLLA新型材料與兩種常用的傳統(tǒng)材料NormalGEN與SEAMDURA進行了對比。NormalGEN是由戊二醛去抗原性的豬心包材料制作而成，SEAMDURA是左旋乳酸、己內(nèi)酯、聚乙醇酸的共聚物。研究發(fā)現(xiàn)，PLLA纖維的植入呈現(xiàn)出3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且與人體自身硬膜組織的胞外基質(zhì)環(huán)境極為相似，在其植入后的不同階段，浸潤的免疫細胞少，免疫反應(yīng)低，并且與腦組織無黏連，同時與傳統(tǒng)修補材料相比，其力學(xué)性能更好。Zenga等[18]研究證明了該材料在顱底重建運用中的組織相容性、易塑形性與促進硬膜快速重生的能力。

日本目前最常用的人工合成修補材料是Gore-Tex DM?，為樹脂片，該材料的運用不能防止針尖大小孔徑的腦脊液漏，并且由于是外來異物，不能完全避免感染。同時，Terasaka等[19]研究還發(fā)現(xiàn)，在該材料與腦組織之間容易形成一層不明來源的結(jié)締組織膜，該研究組進而發(fā)現(xiàn)由聚乙醇酸和纖維蛋白膠結(jié)合制造的一種膜結(jié)構(gòu)在臨床上的運用。

除了眾多的人工合成新型材料，近年來，通過不同物種來源的異體移植材料或者將異體移植材料進行特定改進處理降低其排斥性后運用于臨床，均起到了較好的效果。意大利Bioteck開發(fā)了一種馬心包來源的材料(Heart?)，有研究組在入組的8例病人中運用了該材料，結(jié)果表明其無腦脊液漏、出血、排斥性[20]。有學(xué)者則進一步運用了豬無細胞真皮基質(zhì)材料(StratticeTM)替代腦膜，這種材料并未出現(xiàn)強烈的免疫、炎癥反應(yīng)，不僅如此，StratticeTM還具有抗金黃色葡萄球菌及釀膿葡萄球菌的作用。

近年來，3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展也給神經(jīng)外科手術(shù)帶來革新，越來越多的神經(jīng)外科中心將3D打印技術(shù)運用于神經(jīng)外科的術(shù)前評估、手術(shù)方案確定、手術(shù)訓(xùn)練以及術(shù)中材料的打印[21]。Ahmed等[22]報道了一例利用3D打印技術(shù)輔助的顱中窩病變切除，術(shù)前利用3D打印技術(shù)打印了病人顱骨等病變情況，并據(jù)此制定了手術(shù)方案，同時利用所打印模型，根據(jù)病變大小、形狀在術(shù)前修建了一種硅橡膠薄膜，更為貼合、方便、快捷地運用于術(shù)中。Choi等[23]則根據(jù)病人病變?nèi)睋p更早運用3D打印技術(shù)打印了鈦植入物進行顱底重建，術(shù)中植入成功，術(shù)后病人恢復(fù)較好。

可靠、持久的顱底重建是減少顱底手術(shù)并發(fā)癥的重要保證。顱底重建的方法及材料眾多，其材料可分為自體和異體來源兩大類。自體組織，尤其是帶血管蒂的組織瓣的取材更為經(jīng)濟、組織相容性更好、免疫炎癥反應(yīng)更小，但是其組織來源有限、能運用區(qū)域有限、塑形困難、造成供區(qū)并發(fā)癥等缺點。因此，異體來源的組織在顱底重建中起到了良好的補充。但是，異體材料不可避免帶來了組織排斥、出血等缺點。在前文，我們著重介紹了PLA-PCL-膠原蛋白納米纖維材料、PLLA材料以及結(jié)合3D打印技術(shù)的材料，這些材料較傳統(tǒng)材料在力學(xué)、生物學(xué)上都有了十足的優(yōu)勢，但是均缺乏廣泛的隨機對照試驗。

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2017-08-25)

(本文編輯：楊澤平)

10.3969/j.issn.1005-6483.2017.09.005

400037 重慶，第三軍醫(yī)大學(xué)附屬新橋醫(yī)院神經(jīng)外科