一种新型植入物提高了颅骨手术的效果

在脑外手术期间，外科医生去除一块头骨以进入大脑。然后通过称为颅骨成形术的程序修复颅骨的初始损害，但重建可能是通过感染和裂开（伤口缝合嘴唇的分离）复杂化。Cranioplasty也用于重建头骨的轮廓异常。最近，Mommaerts教授开发了一种新的患者特异性设备，称为CETI颅植入物，用于创伤和重建的情况。它已经在蒂尔堡和Ziekenhuis布鲁塞尔大学的Etz医院进行了测试。植入物，3D印刷钛和磷酸钙糊剂（CETI）的组合用于成功治疗2017年至2019年之间的八名患者，没有任何严重并发症的报告。

脑瘤、感染、中风和脑损伤等严重的疾病都会导致大脑肿胀。大脑被包裹在头骨的保护性但不可原谅的结构中，所以任何肿胀都可能导致对大脑的压力。如果压力得不到缓解，就会对大脑造成永久性损伤。当病人大脑的任何部分出现肿胀时，外科医生可以钻一个钻孔(颅骨上的一个小洞)以使血液排出，或者进行部分颅骨切除术，即移除一块颅骨以适应肿胀的手术过程。随后，部分颅骨切除术在几周后通过颅骨成形术进行修复。这种修复颅骨缺损的手术保护了脆弱的脑组织，恢复了颅骨的正常轮廓。

保护大脑的技术
多年来，神经外科医生已经发展了几种不同的技术来重建由部分颅骨切除术造成的颅骨缺损。一种传统的方法是使用先前从病人身上取出的骨头来修复颅骨的缺损;然而，这种技术也有缺点。保存患者骨瓣(或移植物)的困难、感染和其他挑战偶尔会导致骨瓣的丢失或手术的彻底失败。

近年来，CAD/CAM (computer-assisted design/computer-assisted model)技术在嵌体颅骨成形术(replacement颅骨)和嵌体颅骨成形术(onlay颅骨成形术)中得到广泛应用。嵌体颅骨成形术是为了在部分颅骨切除术后保护大脑，而嵌体手术是为了纠正与颅骨外轮廓相关的问题，如在重建发育性颅骨异常时。

布鲁塞尔大学的Maurice Mommaerts教授和他在荷兰蒂尔堡的Elisabeth Tweesteden Ziekenhuis的同事们最近试验了一种新型植入物的使用，叫做陶瓷3d打印钛合金(CeTi)，设计用于最初修复后的感染并发症(6例)和心理社会干扰轮廓异常(2例)。术后随访18 ~ 24个月，所有种植体均获得成功。在接受CeTi植入的8例患者中，没有出现感染、伤口裂开(缝合后的伤口裂开或不能正常闭合)或对冷空气过敏的病例。

在接受CeTi植入的8例患者中，没有出现感染、伤口裂开(缝合后的伤口裂开或不能正常闭合)或对冷空气过敏的病例。

CETI植入物的创建
CETI植入物由3D印刷的钛合金壳组成。使用高功率的激光束制造壳，以将金属粉末熔化在一起，形成钛合金。钛是强壮的;至关重要的是，厚度减小 - 与其他一些金属不同 - 它也不会干扰磁共振成像（MRI）或计算机断层扫描（CT）扫描，这通常是持续脑状况的患者中。

植入物具有格格的边框，有助于促进粘接到头骨的骨骼。植入物的中心部分相对较薄，以适应肿胀的大脑，强烈，以保护大脑免受影响。

植入物的边界有相互连接的微孔:材料内非常微小的空间(直径小于两纳米)。在放置植入物的手术中，微孔被磷酸钙糊填充。这种膏剂含有高水平的游离钙，具有抗菌特性，以帮助防止感染。磷酸钙还能促进种植体边缘周围的新骨形成，通过确保微孔大小合适，这一过程得以加强。植入物就位后，用螺钉固定以获得初步稳定性。

第一批受益的病人
2017年4月至2019年4月，两支团队使用CeTi植入体进行了6次嵌体手术和2次嵌体手术。第一位患者是一名52岁的女性，由于动脉瘤(动脉壁弱化)，她遭受了颅内出血。患者还对塑料制品有接触性过敏，这意味着某些其他类型的植入物不合适。在这个病例中，病人的头骨最初是用她自己的一块骨头修复的。不幸的是，该骨移植物在5个月后发生感染，必须取出并用CeTi植入物替代。

第二名患者是一名43岁的男子，他在20年前接受了从大脑中移除囊肿的手术。和第一例一样，患者的颅骨最初是用骨移植修复的，后来感染了。外科医生取出了移植骨，并试图用一种叫做“骨水泥”的物质来修复损伤。不幸的是，随着时间的推移，骨水泥松动，迫使患者进行多次进一步的手术。2017年，也就是首次手术后的16年，患者继续经历持续的疼痛和压力。患者颅骨的损伤通过CeTi植入成功修复。

第三和第四名患者都是40岁出头的男性。虽然他们最初进行手术的原因不同，但这两人在修复头骨的骨移植中都遭受了反复感染，然后两人都接受了一种不同类型的植入物，称为PEEK植入物。在这两种情况下，PEEK植入都失败了，部分原因是伤口裂开。幸运的是，每个病人都成功地接受了CeTi植入。第五名患者是一名51岁的女性，有类似的经历，在2019年1月接受CeTi移植之前，她自己的骨移植和PEEK植入都遭受了感染，到目前为止没有感染的迹象。

第六名患者是一名74岁的男性，他在34年前患有脑动脉瘤，随后接受了骨移植手术，显然很成功。即使过了这么长时间，移植物还是感染了，患者接受了CeTi移植手术。

含有[约500μm]的微孔，植入林边缘的细胞可以进入新骨组织生长所需的矿物质。

另外两名患者进行了成功的颅骨植入手术。第一例为27岁男性三角头畸形(一种先天性疾病导致三角形前额)患者，第二例为18岁男性Apert综合征(一种以骨骼异常为特征的遗传疾病)患者。

长期成功
八个植入程序中的每一个都成功。没有任何患者有任何重大的手术后并发症：至关重要，没有与植入物有关的感染。此外，没有报告的案例对冷空气进行裂开或超敏反应。

外科医生认为，这些程序的成功可以归因于许多因素。首先，采用激光光刻专门制备植入物的表面，这是一种使用激光技术来鼓励植入物与颅骨粘合的技术。结合磷酸钙糊的抗微生物活性，这解释了陶瓷植入物对感染的抗性。制备的表面还降低了植入物和周围组织之间的流体积聚的风险。

如上所述，CeTi特别适合植入扩张的大脑，因为除了边缘外，大脑的外壳很薄。用于固定植入物的螺钉尺寸较小，减少了意外损伤大脑血管的风险。螺钉将CeTi植入物牢固固定，允许新骨在结构边缘形成。

基于以往的研究中获得的洞察力，Mommaerts教授和Cadskills BV能够精确地判断植入物边界周围的微孔的最有效尺寸（其被发现为约500μm的直径）。通过这种尺寸的微孔，植入边缘的细胞可以进入新骨组织生长所需的矿物质。

如上所述，使用植入物的钛不会干扰使用CT或MRI作为其他材料的脑成像。CETI植入物的患者扫描可以产生非常清晰的图像。然而，研究人员注意到，由于辐射可能的偏转，任何未来的大脑的放疗治疗都可能具有挑战性。

理想情况下，用病人自己的骨头来修复颅骨损伤将是一种有效的治疗方法。然而，虽然已经发展了各种技术来改善骨移植保存和挽救患者自己感染的骨移植的能力，但到目前为止，似乎没有一种技术的结果可以与其他材料的使用相媲美，例如在CeTi中使用的骨移植。所描述的患者似乎证实了先前的研究结果，即使用计算机辅助技术的合成材料可以降低并发症的发生率。这项工作表明，陶瓷3d打印钛颅骨成形术可以显著改善需要颅骨手术修复的患者的预后。