3D打印PEEK材料治療兒童顱骨缺損的臨床應(yīng)用

來(lái)源：神外前沿  

顱骨修補(bǔ)已有數(shù)百年的歷史，異體骨、自體骨、各種塑料和金屬都曾被當(dāng)作重建顱骨的材料。但迄今為止，各類(lèi)顱骨修補(bǔ)材料均表現(xiàn)出或多或少的弊端，目前世界范圍內(nèi)尚無(wú)公認(rèn)的最佳顱骨修補(bǔ)材料。聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）因其較皮質(zhì)骨類(lèi)似的彈性和強(qiáng)度，作為骨科材料率先被應(yīng)用于臨床并取得了良好的效果。近10年P(guān)EEK作為顱骨修補(bǔ)材料逐漸被神經(jīng)外科醫(yī)生采用。兒童顱骨缺損修補(bǔ)對(duì)于材料的選擇往往要求更高，在顱骨重建的基礎(chǔ)上更需將患兒的生長(zhǎng)發(fā)育、青少年心理健康、再次損傷等因素納入考慮，但目前爭(zhēng)議較大。本文通過(guò)將PEEK材料顱骨修補(bǔ)術(shù)與鈦網(wǎng)顱骨修補(bǔ)術(shù)進(jìn)行對(duì)比，分析 PEEK 在兒童顱骨修補(bǔ)術(shù)中的應(yīng)用效果，以期為臨床提供參考，現(xiàn)報(bào)道如下。

一、資料與方法
1.研究對(duì)象：選取新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院小兒神經(jīng)外科自 2019年 1月至 2021年 3月行 PEEK材料顱骨修補(bǔ)的患兒為 PEEK 組，選取同期行鈦網(wǎng)修補(bǔ)術(shù)的患兒為鈦網(wǎng)組。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡 0~14歲，性別不限；（2）經(jīng)頭顱CT檢查確定診斷為顱骨缺損；（3）顱骨缺損范圍>3 cm；（4）身體一般情況可耐受手術(shù)；（5）經(jīng)談話溝通家長(zhǎng)同意并要求使用 PEEK（或鈦網(wǎng)）為顱骨修補(bǔ)材料。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并其他器官功能不全；（2）既往已行顱骨修補(bǔ)再次翻修；（3）術(shù)區(qū)頭皮感染、愈合欠佳。所有患兒的家屬均已簽署知情同意書(shū)，本研究已經(jīng)過(guò)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（倫審號(hào)：IACUC20180915⁃07）。

PEEK組患兒15例，其中男性9例，女性6例，年齡范圍1.3~13.0歲，年齡（7.24±3.98）歲；顱骨缺損面積中位數(shù)為 43.60 cm2；原發(fā)病因：顱腦外傷 8 例，顱骨腫瘤3例，腦血管病1例，腦膨出1例，生長(zhǎng)性骨折1例，腫瘤切除1例。鈦網(wǎng)組患兒21例，其中男性12例，女性 9 例，年齡范圍 3~14 歲，年齡（8.35±3.54）歲；顱骨缺損面積中位數(shù)為 56.60 cm2；原發(fā)病因：顱腦外傷11例，顱骨腫瘤5例，腦血管病2例，腦膨出1例，生長(zhǎng)性骨折 1 例，腫瘤切除 1 例。2 組患兒的年齡、性別、顱骨缺損面積、顱骨缺損部位分布及原發(fā)病因比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05，表1）。

2.術(shù)前準(zhǔn)備：所有患兒均在術(shù)前行頭顱CT薄層掃描（層厚 1 mm）及三維重建。（1）PEEK 材料修補(bǔ)：將患兒 CT數(shù)據(jù)拷貝發(fā)送至 PEEK植入物供應(yīng)方（西安康拓醫(yī)療技術(shù)有限公司）。行二期顱骨修補(bǔ)的患兒，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，根據(jù)患兒顱骨缺損范圍及厚度精確導(dǎo)出植入物初步方案，再交由主治醫(yī)師確認(rèn)方案并做出修改。最后通過(guò) 3D 打印技術(shù)將PEEK 材料按既定方案制備并送往醫(yī)院消毒備用。對(duì)于顱骨腫瘤或腦膨出一期顱骨修補(bǔ)的患兒，PEEK供應(yīng)方先將患兒顱骨模型通過(guò) 3D 打印的方式 1∶1制備，主治醫(yī)師通過(guò)顱骨模型上病變及顱骨缺損的范圍制定手術(shù)方案并確定顱骨切除范圍；PEEK 供應(yīng)方根據(jù)圈定的顱骨切除范圍再次制備顱骨缺損模型及 PEEK 顱骨植入物；（2）鈦網(wǎng)材料修補(bǔ)患兒：將CT 數(shù)據(jù)發(fā)送至鈦網(wǎng)供應(yīng)方，利用 CAD/CAM 技術(shù)設(shè)計(jì)制備鈦網(wǎng)材料，因無(wú)法術(shù)前利用仿真模型規(guī)劃手術(shù)，故所有使用鈦網(wǎng)患兒均為二期顱骨修補(bǔ)。

3.手術(shù)過(guò)程：（1）PEEK材料修補(bǔ)：所有患兒均在全身麻醉下完成手術(shù)，二期顱骨修補(bǔ)患兒取原手術(shù)切口，行一期顱骨修補(bǔ)的患兒根據(jù)供應(yīng)商提供的顱骨模型準(zhǔn)確定位病變及顱骨切除范圍，據(jù)此制定合適的手術(shù)切口。沿手術(shù)切口依次切開(kāi)皮膚、帽狀腱膜及顳肌直至顱骨，適當(dāng)掀起皮瓣，尋找硬膜與皮瓣/顳肌間隙并加以分離，直至完全暴露顱骨缺損范圍，期間仔細(xì)止血，如有硬腦膜破損給與嚴(yán)密縫合。仔細(xì)清除骨緣周?chē)�硬膜增生組織，將硬膜小心從骨緣上剝離。取 PEEK 植入物填充顱骨缺損，調(diào)整角度使之與缺損范圍完全契合并嵌入，硬膜多點(diǎn)懸吊固定于 PEEK 板上，使用 PEEK 連接板及鈦釘固定，留置皮下引流管經(jīng)皮另口穿出，外接負(fù)壓吸引，依次縫合顳肌、皮下組織及皮膚。（2）鈦網(wǎng)修補(bǔ)：術(shù)中將鈦網(wǎng)覆蓋于顱骨缺損處，鈦釘固定，其余步驟同 PEEK材料修補(bǔ)。

4. 術(shù)后處理：所有患兒術(shù)后均復(fù)查頭顱 CT，皮下引流管術(shù)后72 h內(nèi)根據(jù)引流情況（術(shù)后1~3 d，24 h引流量

5. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析：采用 SPSS19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本 t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的連續(xù)變量以中位數(shù)(四分位數(shù))[M（P25，P75)]表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以例表示，采用 Fisher 精確概率法檢驗(yàn)。P

二、結(jié)果

1.術(shù)中及術(shù)后情況：所有患兒術(shù)后切口愈合良好，均未發(fā)生新發(fā)癲癇、植入物移位等情況，未出現(xiàn)植入物相關(guān)事件再次手術(shù)情況。PEEK 組中 1 例患兒在術(shù)后4 d（已拔管后）出現(xiàn)頭皮下積液，給予穿刺抽吸加壓包扎，4 d后積液消失；1例術(shù)后復(fù)查 CT 示術(shù)區(qū)少量出血，經(jīng)保守治療后好轉(zhuǎn)出院。鈦網(wǎng)組 1例患兒于術(shù)后 3 個(gè)月出現(xiàn)額部鈦網(wǎng)外露并局部感染，給予切口定期清創(chuàng)換藥后皮膚缺損愈合出院；術(shù)區(qū)出血 1例；術(shù)后皮下積液 2例，通過(guò)延長(zhǎng)拔管時(shí)間及反復(fù)穿刺抽液后均好轉(zhuǎn)。PEEK 組和鈦網(wǎng)組在手術(shù)時(shí)間、出血量、距上次手術(shù)時(shí)間以及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率方面差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05，表2）。

2.隨訪：PEEK組患兒在為期6~30個(gè)月（中位數(shù)為11個(gè)月）的隨訪中，切口愈合良好，切口愈合等級(jí)均為Ⅰ/甲，術(shù)后復(fù)查頭顱CT及MRI未見(jiàn)明顯偽影，所有患兒隨訪至今未發(fā)現(xiàn)移植物移位、斷裂情況，手術(shù)醫(yī)生及家長(zhǎng)均對(duì)手術(shù)塑性效果滿(mǎn)意。

3.典型病例：病例 1，男性，2 歲 7 個(gè)月，主訴“發(fā)現(xiàn)左側(cè)顳部腫物1個(gè)月”入院，完善相關(guān)檢查考慮診斷為左側(cè)顳骨腫物，于 2021 年 1 月 6 日行顱骨腫物切除術(shù)+一期PEEK材料顱骨修補(bǔ)，術(shù)后病理示嗜酸性肉芽腫，術(shù)后隨訪至今，術(shù)區(qū)外觀滿(mǎn)意，無(wú)術(shù)中術(shù)后并發(fā)癥（圖1）。

病例 2，男性，3 歲，主訴“開(kāi)放性顱腦損傷并顱骨粉碎性骨折術(shù)后 6個(gè)月”入院。患兒曾于 2020年10 月 1 日因頭部撞擊傷致右側(cè)顳骨開(kāi)放性粉碎骨折，于入院當(dāng)天行顱內(nèi)血腫清除術(shù)、清創(chuàng)術(shù)，術(shù)后部分顱骨缺失（不規(guī)則顱骨缺損），于2021年3月31日行二期 PEEK 材料顱骨修補(bǔ)術(shù)，術(shù)后 6 d 好轉(zhuǎn)出院，術(shù)后隨訪至今，病情平穩(wěn)，無(wú)明顯不適（圖2）。

病例3，女性，1歲6個(gè)月，主訴“摔傷致意識(shí)障礙4 h”于 2020年 5月 25日入院，當(dāng)日行顱內(nèi)血腫清除術(shù)+DC，9月30日行二期PEEK材料顱骨修補(bǔ)。術(shù)后隨訪至今，無(wú)植入物移位、斷裂現(xiàn)象，患兒無(wú)明顯不適主訴（圖3）。

三、討論
顱骨修補(bǔ)術(shù)是常見(jiàn)的神經(jīng)外科手術(shù)，顱骨重建最常用的材料是自體骨或植入材料。自體骨被認(rèn)為是目前最合適的顱骨修補(bǔ)材料，但其來(lái)源有限且難以保存，尤其在兒童中自體骨吸收的發(fā)生率較高，臨床上應(yīng)用有限[4]。目前應(yīng)用于顱骨修補(bǔ)最常見(jiàn)的植入材料是鈦網(wǎng)。很多研究已經(jīng)表明鈦網(wǎng)應(yīng)用于顱骨修補(bǔ)的可行性，但較高的并發(fā)癥發(fā)生率無(wú)法避免[5]。因此仍需進(jìn)一步尋找理想的顱骨修補(bǔ)材料。PEEK是近年來(lái)較受歡迎的新興材料，其作為顱骨修補(bǔ)材料，具有以下有優(yōu)點(diǎn)：（1）具有與皮質(zhì)骨類(lèi)似的強(qiáng)度及彈性；（2）低密度，對(duì)溫度不敏感；（3）較高的組織穩(wěn)定性，使其能在高溫或輻射下消毒而不產(chǎn)生形變；（4）具有射線可透過(guò)性，對(duì) CT 與 MRI結(jié)果不會(huì)有影響；（5）結(jié)合3D打印技術(shù)具有較好的外觀效果[6]。目前對(duì)于PEEK材料應(yīng)用于顱骨修補(bǔ)的大宗報(bào)道及長(zhǎng)期隨訪結(jié)果較為匱乏，現(xiàn)有研究報(bào)道 PEEK 顱骨修補(bǔ)的主要術(shù)后并發(fā)癥有術(shù)后感染、皮下積液、PEEK板斷裂移位等[7]。本文主要從 3D 打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、兒童顱骨修補(bǔ)應(yīng)用 PEEK 材料的可行性以及 PEEK材料與鈦網(wǎng)的比較等方面展開(kāi)研究。

醫(yī)學(xué)3D適形打印技術(shù)是基于CT或MRI等影像數(shù)據(jù)，將材料逐層精確打印并累積，從而制成高精度成品的快速成形技術(shù)，現(xiàn)已較為成熟的在臨床開(kāi)展[8]。同傳統(tǒng)CAD/CAM機(jī)打制備技術(shù)不同的是，3D打印具有更高的精確度、更加準(zhǔn)確的細(xì)節(jié)還原，可以根據(jù)解剖形態(tài)個(gè)性化精確打印出所需的手術(shù)材料（尤其在額突、眶周以及顴弓附近的顱骨缺損，這些區(qū)域轉(zhuǎn)角較大，周?chē)�骨質(zhì)解剖關(guān)系復(fù)雜），還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)還原成像、精確還原打印出契合缺損部位的植入物，而傳統(tǒng)機(jī)打技術(shù)制備的材料往往有一定誤差。同時(shí)該技術(shù)還可以協(xié)助手術(shù)的術(shù)前設(shè)計(jì)，使手術(shù)的開(kāi)展更加科學(xué)精準(zhǔn)。在顱骨腫瘤的患兒中，可以準(zhǔn)確打印出仿真顱骨模型，同時(shí)精準(zhǔn)還原腫瘤及顱骨缺損的范圍，使手術(shù)方案的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)明準(zhǔn)確，同時(shí)也可以更加直觀地與患兒家長(zhǎng)溝通治療方案。尤其是對(duì)于兒童患者，家長(zhǎng)往往對(duì)患兒術(shù)后效果預(yù)期更高，3D打印技術(shù)帶來(lái)的精準(zhǔn)塑形能夠最大程度地提升手術(shù)滿(mǎn)意度。

兒童顱骨修補(bǔ)術(shù)一直是學(xué)術(shù)界爭(zhēng)議較大的話題。與成年人不同，兒童顱骨的發(fā)育是顱骨缺損患兒手術(shù)的重要考慮因素，兒童顱骨在出生第一年生長(zhǎng)速度最快，第二年起生長(zhǎng)速度明顯下降，5~7歲時(shí)顱骨大小已接近成人[9,10]。因此在低年齡段患兒中，顱骨發(fā)育帶來(lái)的影響將是術(shù)前重要的考量方面，亦應(yīng)在術(shù)后重點(diǎn)隨訪。目前臨床常用的顱骨修補(bǔ)材料除自體骨外均無(wú)明顯的骨生長(zhǎng)特性，但自體骨在低年齡段患兒中的獲取極為有限，且表現(xiàn)出較高的自吸收率，因此以往甚至有學(xué)者不建議在 3 歲之前行顱骨修補(bǔ)術(shù)[11]。但在 Ma 等[9]的研究中，共 159 例患兒接受了顱骨修補(bǔ)術(shù)，平均年齡6歲，在隨訪期中均未發(fā)現(xiàn)顱骨輪廓的異常，其中年齡最小的 2 例患兒（25、15個(gè)月）在為期2年和6年的隨訪中，亦未發(fā)現(xiàn)顱骨生長(zhǎng)受限的現(xiàn)象。在本研究中6歲以下患兒共6 例，其中 3 歲以下 2 例，年齡分別為 1 歲 4 個(gè)月和 2歲8個(gè)月，隨訪時(shí)間分別為12、9個(gè)月，隨訪至今均未出現(xiàn)顱骨生長(zhǎng)受限或PEEK板因顱骨生長(zhǎng)發(fā)育斷裂移位現(xiàn)象。但本研究樣本量較少，隨訪時(shí)間有限，不足以完全說(shuō)明問(wèn)題，尚需進(jìn)一步的隨訪和研究。同時(shí)有研究表明，顱骨缺損的兒童較同齡兒童更加內(nèi)向、自卑，具有情緒不穩(wěn)定、社交恐懼等特點(diǎn)，不利于青少年兒童的心理健康發(fā)展[12]。因此，筆者認(rèn)為應(yīng)盡早恢復(fù)顱骨結(jié)構(gòu)保護(hù)顱腦組織同時(shí)避免患兒因此所帶來(lái)的心理創(chuàng)傷。

本研究結(jié)果顯示，PEEK 組與鈦網(wǎng)組患兒的一般情況、缺損部位及缺損面積無(wú)明顯差異，一定程度上反應(yīng)了以上客觀因素對(duì)于患兒顱骨修補(bǔ)材料的選擇無(wú)明顯影響，更多取決于家長(zhǎng)的自身考慮。因此術(shù)前應(yīng)詳細(xì)與患兒家長(zhǎng)溝通PEEK材料的特點(diǎn)及手術(shù)方案，PEEK 較鈦網(wǎng)無(wú)導(dǎo)熱性，無(wú)影像學(xué)干擾，但已有研究表明使用鈦網(wǎng)和使用PEEK行顱骨修補(bǔ)的失敗率和并發(fā)癥發(fā)生率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，該結(jié)果與本研究相同[13]。不同地域顱骨修補(bǔ)材料存在一定差異。在本臨床中心，以成人常規(guī)大骨瓣減壓術(shù)后顱骨修補(bǔ)為例，鈦網(wǎng)修補(bǔ)材料的價(jià)格約 7000~8000元，而PEEK材料價(jià)格約為120 000~130 000元，相同手術(shù)情況下 PEEK 的價(jià)格是鈦網(wǎng)的十余倍，單從費(fèi)用的方面考慮 PEEK 的性?xún)r(jià)比并不高，術(shù)前應(yīng)該讓患兒家長(zhǎng)充分了解這一特點(diǎn)。PEEK 顱骨修補(bǔ)手術(shù)的原則和手術(shù)方式與其他修補(bǔ)材料大致相同，即填充顱骨缺損、重建顱骨結(jié)構(gòu)。與鈦網(wǎng)覆蓋式修補(bǔ)不同的是，PEEK材料的修補(bǔ)方式為嵌入式，因此對(duì)植入物放置的角度有較高的要求，應(yīng)剝離骨緣周?chē)�的硬膜增生組織，使硬腦膜與顱骨完全分離以便植入物更好地嵌入，最好使用鈍性分離的方法，可以最大限度避免骨緣下硬膜破損導(dǎo)致腦脊液漏或皮下積液；PEEK板固定妥當(dāng)前，硬腦膜多點(diǎn)懸吊并固定在PEEK 板上能夠減少殘腔。術(shù)后應(yīng)定期換藥觀察切口愈合情況及皮下引流管引流量。本研究中所有患兒均在術(shù)后72 h內(nèi)拔除引流管，PEEK組1例皮下積液患兒為去大骨瓣減壓術(shù)后，硬膜下積液的發(fā)生考慮術(shù)區(qū)皮瓣較大，組織液滲出較多所致，經(jīng)穿刺加壓后恢復(fù)良好。既往單獨(dú)研究?jī)和瘧?yīng)用PEEK修補(bǔ)術(shù)后并發(fā)癥方面的文獻(xiàn)較少，Puncha 等[14]報(bào)道 PEEK修補(bǔ)術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率約為 15.3%，國(guó)內(nèi)有研究表明成人上述兩種材料顱骨修補(bǔ)術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率無(wú)明顯差異。本研究結(jié)果也顯示，PEEK組與鈦網(wǎng)組的術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜上所述，PEEK 材料在兒童顱骨修補(bǔ)中有較好的臨床效果，在后期的隨訪和影像學(xué)檢查均證實(shí)了其有效性，結(jié)合3D打印技術(shù)帶來(lái)的外觀整形效果令人滿(mǎn)意。該材料目前已較為成熟的在臨床開(kāi)展應(yīng)用，其價(jià)格昂貴是需要被考慮的問(wèn)題，且該材料應(yīng)用于顱骨修補(bǔ)的歷史有限，尚需更多研究進(jìn)一步探討。

參考文獻(xiàn)，詳見(jiàn)原文(略)