颅骨修补的研究进展
2025-08-25 来源:中国现代医药杂志

作者:冯晓崧,刘明,河北北方学院附属第一医院神经外科

 

颅骨缺损包括先天性和后天性两种,后天性颅骨缺损在临床上较常见,主要发生于接受去骨瓣减压术的患者。去骨瓣减压术被广泛应用于治疗颅内高压,可有效挽救患者生命。然而,术后由于脑组织失去颅骨支撑,易导致神经功能障碍,尤其在颅骨缺损较大的情况下,患者可能出现环锯综合征(Syndrome of trephined,ST)及反常性脑疝(Paradoxical herniation,PH)等并发症。

 

患者度过危险期后,常需进行二期颅骨缺损修补。颅骨修补术(Cranioplasty,CP)的目的不仅在于恢复颅骨完整性,保护脑组织,还可以提升外观美观度,从而减轻患者的心理压力。研究表明,CP 能够改善脑血流动力学、脑组织代谢和脑脊液流动情况,有效降低脑积水的发生风险,同时有助于促进神经功能的恢复。因此,CP 在多方面对患者的健康和生活质量具有积极影响。

 

1. 颅骨缺损的危害、修补的必要性及术后并发症

 

1.1 颅骨缺损的危害

 

颅骨缺损常见于去骨瓣减压术后,与颅骨缺损相关的问题最早由学者Grant 在1939 年提出,并引起了学术界的广泛讨论。研究表明,患者在进行去骨瓣减压术后往往会伴随着神经功能缺损症状的出现,这种情况被医学界称为“皮瓣塌陷综合征”。该并发症给患者的康复和治疗带来了诸多困扰和挑战。

 

关于皮瓣塌陷综合征的病理、生理机制尚不完全清楚,有研究指出可能受大气压的影响,导致脑组织受损,进而影响相关血流动力学和代谢变化。Mustroph 等研究表明,皮瓣塌陷综合征是去骨瓣减压术后的一种严重并发症,而其常见症状包括运动障碍(52%)、觉醒减少(30%)、抑郁或焦虑(21%)、言语障碍(16%)、头痛(16%)和认知困难(2%)。然而,有研究显示,进行过CP 的患者中约54.9% 在康复后能够实现日常生活的自理。这一发现为CP 的临床应用提供了重要的参考价值,同时也凸显了对并发症相关机制深入研究的迫切性。

 

1.2 颅骨缺损修补的必要性

 

CP 是针对颅骨缺损患者的重要治疗措施,其必要性体现在多个方面,不仅促进了患者的生理功能恢复,也显著改善了患者的心理状态。近年来的研究表明,CP 术后患者的临床症状得到了明显改善,尤其在运动和认知功能方面的进步尤为显著。朱青峰等研究显示,在手术后两周内,患者的日常生活能力得到了显著提升,说明较早介入的CP 能够在患者术后的康复阶段起到积极作用。

 

此外,Chibbaro 等研究亦证实,91% 的重型颅脑损伤患者术后Glasgow 昏迷量表评分(Glasgow coma scale,GCS)升高。这些研究有力地支持了CP 在提升患者生活质量方面的有效性。颅骨缺损可导致神经功能缺陷,而CP 能够有效降低神经功能障碍的发生率。

 

在去骨瓣减压术后,随着时间推移,患者受大气压差的影响,缺损部位凹陷,导致脑组织受到压迫,这种状态可能导致脑血流和灌注的不足,从而对患者的神经功能恢复产生负面影响。而CP 则可以缓解这种压迫,促进血流的恢复,进一步促进神经功能的改善。此外,颅骨缺损不仅在生理上对患者构成威胁,同时也在心理层面给患者造成负担。

 

外观上的改变可能使患者产生自卑、焦虑等情绪,影响其社会交往和日常生活的自信心。而CP 通过恢复颅骨的完整性,能够有效减轻患者的心理压力,使其能重新面对生活与人际关系。综上,CP 作为一种重要的治疗手段,其必要性不应被忽视,因为CP 不仅在生理层面改善了患者的运动和认知功能,更在心理层面为患者提供了支持和鼓励。

 

1.3 CP 术后的并发症

 

CP 虽然在技术上相对简单,但其并发症发生率较高,据文献报道,CP 术后并发症发生率约为31.32%。除了该手术固有的风险外,还存在特定风险,如异物植入导致的术后感染、血肿、骨移植物吸收、硬脑膜外液积聚、癫痫发作和固定神经功能缺陷等。

 

1.3.1 感染

 

CP 术后感染的防控对于提高手术成功率至关重要。有报道CP 术后感染的发生率为3.7%~25.6%,这一数据不仅揭示了感染对手术成功的潜在威胁,也强调了选择合适修补材料的重要性。Morselli 等使用聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA)和羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)作为修补材料,CP 术后感染率分别为10.47% 和7.3%,均高于聚醚醚酮(Polyether-ether-ketone,PEEK)和钛网(Titanium mesh,TM)。这一差异可能源于PEEK 和TM 更佳的生物相容性及出色的机械性能。

 

鉴于上述发现,我们推荐在CP 术中优先考虑使用PEEK 或TM 作为修补材料。这一建议是基于该材料在抗感染性能上的表现,旨在最大限度地降低术后感染的发生风险,从而提高手术的整体成功率。术中应该重视团队的技术水平,通过加强团队合作、规范操作来缩短手术时间,以尽可能降低感染的发生率。

 

总之,感染是CP 术后常见的并发症,对患者的康复和手术效果都具有较大影响。通过选择适当的修补材料、优化手术流程以及提升团队整体素质,可以有效降低感染的发生风险,提高手术成功率和治疗效果。

 

1.3.2 植入物外露

 

植入物外露也是CP 术后一种非常棘手的并发症,植入物外露一旦发生,一般难以自愈,往往需要二次手术。据统计,CP 术后植入物外露的发生率为1.6%~14.0%,一旦发生,可能会引发颅内感染等严重并发症,给患者带来更多的痛苦和风险。植入物外露不仅可能直接导致手术失败,而且往往还需要移除修补材料,因此增加了治疗的复杂性和并发症的发生风险。这一现象的成因复杂,既包括患者自身条件的影响,如皮瓣较薄、疤痕增生、糖尿病营养不良等,也涉及手术过程中的操作问题,如对脑组织、头皮下层的损伤,不恰当的缝合技术以及术后护理不当等。此外,植入物材质的选择对于降低外露风险同样较为关键。

 

以TM 和PEEK 为例,TM 虽广泛应用于临床,但其材料特性可能导致组织的持续切割反应,加之覆盖式修补可能增加皮瓣张力,从而使皮瓣变薄。相比之下,PEEK 以其优越的物理性质和嵌入式修补技术,在一定程度上能有效避免这些问题。有研究显示,即使出现植入物外露,也可取出PEEK 材料进行消毒,再行修补。而当患者出现TM 外露但感染程度不高时,可以取出TM,替换为PEEK 植入物,此操作被称作“翻修术”。

 

有研究结果表明,植入物外露的平均时间大约为33.6 个月。因此,在CP 并发症研究中,对于植入物外露这一问题,我们需要对术后患者进行长期观察,并及时采取有效的干预措施,以确保手术效果的稳定和患者的安全。

 

1.3.3 CP 术后的硬膜外积液

 

硬膜外积液是一种起病缓慢的并发症,通常因其症状轻微并能自我缓解而未受到足够重视。然而,根据Kim 等的研究,接受CP 的患者中有41% 出现了硬膜外积液,其中约35.4% 的患者发展为需要手术干预的症状性硬膜外积液。此外,姚培文等的研究也显示,在201 例患者中,61.2% 的患者在围手术期出现了硬膜外积液。

 

进一步研究指出,PEEK 材料是围手术期发生硬膜外积液的一个独立危险因素,其相对风险为2.05。虽然,对大多数患者采用保守治疗或手术治疗均能得到痊愈,但硬膜外积液较高的发生率仍需临床医生加以重视。有报道颅骨缺损的大小、修补材料、硬膜悬吊、术中脑脊液渗漏以及手术残腔等因素,都被认为是与硬膜外积液发生密切相关的危险因素。

 

王冬月等研究结果显示,PEEK 组患者的皮下积液发生率显著高于TM 组(28% vs. 5.7%,P =0.044),可能是由于PEEK比TM 厚且网孔较少,不利于组织渗液的引流,从而容易导致皮下和硬膜外积液的形成。虽然可通过将引流管置于硬膜外来解决该风险,但会增加拔管风险。此外,若术中硬脑膜受损未能得到完全修复,可能会导致脑脊液外渗形成积液。若此情况未得到妥善处理,可能发展为顽固性皮下积液。Shields 等和Qiu 等发表的颅骨修复后出现过敏性积液的病例报告支持了这一观点,提示术后硬膜外积液的发生和发展可能与PEEK 材料引起的炎性反应有关。

 

1.3.4 癫痫

 

术后癫痫的发生同样给患者的预后带来一定的风险。据研究统计,CP 术后癫痫的发生率为2.7%~35.0%。众多研究指出,修补时机、术中对硬脑膜或脑组织的损伤以及手术时间的长短等,均可能增加癫痫发作的风险,而这与所选用的修补材料种类关联不大。术后癫痫的发作机制复杂多样。有报道指出,去骨瓣减压术后,胶质细胞的增生会导致生化环境、血脑屏障及血液循环的变化,进而干扰膜电位,诱发癫痫。此外,脑挫伤和脑内血肿时自由基的脂质过氧化作用也会触发异常放电,成为癫痫发作的导火索。

 

术前如出现骨窗凹陷严重或脑组织膨出较多时,手术过程中更易对脑组织造成损伤,引起红细胞外渗,并且含铁血黄素在神经纤维网中的沉积也可能直接诱发癫痫。对于预行CP 且术前骨窗凸出明显的患者,为了确保手术顺利进行,常需适当减少补液量,甚至采取措施减轻颅内压。但CP 术中若骨窗仍然凸出,可能需采取额外措施以安装修补材料,这一过程中的各种操作,包括修补材料对脑组织的挤压,都有可能诱发癫痫。

 

有报道也显示,去骨瓣减压术后脑组织中自由基的产生及离子平衡的破坏可能是癫痫发作的原因之一。值得注意的是,若颅骨缺损面积过大,特别是超过120cm2时,可能成为术后癫痫发生的潜在诱因。对于颅骨缺损区域凹陷日趋加重的患者,应尽快行CP;若明显凹陷且骨瓣较大,围术期应考虑预防性应用抗癫痫药物治疗;术中硬脑膜悬吊时避免损伤硬膜下结构,以尽可能降低CP 术后癫痫的发生率。

 

1.3.5 颅内血肿

 

颅内血肿是CP 术后的并发症之一。据文献综述,该并发症的发生率为1.7%~11.5%,而硬膜外血肿居于常见并发症之列。出血原因多为头皮动脉的损伤或手术区域的细微出血。值得注意的是,这些血肿均发生在硬膜外,推测是手术过程中局部出血积聚所致,但血肿量较小,无需采取额外处理措施。此项发现与Ganau等的研究观点相同,即CP 所用材料与颅内血肿的发生并无直接联系。

 

1.3.6 术后积气

 

目前医学界尚无关于PEEK 和TM在术后积气形成机制中差异的报道。研究揭示,术前存在凹陷性颅骨缺损是积气形成的独立危险因素(P =0.001)。这类缺损常见于去大骨瓣后,肿胀的脑组织逐渐恢复,随时间的推移脑组织容易在大气压及重力的作用下位移,导致颅内压力下降。基于上述发现,我们建议在进行CP 前,尤其是在处理凹陷性颅骨缺损时,通过适当方法调整颅内压力,增加脑灌注,以促进脑组织的有效复位,从而降低术后积气的发生风险。

 

2. CP 常用的修补材料

 

2.1 TM

 

在20 世纪50 年代,钛元素首次被引入CP 中。TM 材料具有安全性高、强度大、透射性好、耐酸碱性强以及生物相容性好的优点,在人体内很少引发排异反应,因而目前在临床实践中得到广泛应用。通过结合CT 扫描数据并借助计算机辅助设计/ 制造技术(CAD/CAM),可以实现TM 的定制化以用于治疗不同面积的颅骨缺损,且术后患者外观的重塑效果较好。

 

此外,钛金属感染风险较低。Ehrlich 等对术后感染的病例采用TM 进行一期CP 后,取得了良好的治疗效果。然而,钛材料也存在一些缺点,如成本较高、术中难以进行塑形,并且具有较敏感的温度传导性,这可能导致体内植入钛修复物的患者在温度变化较大或极端气候下出现不适症状。

 

在颅骨修补的研究领域中,修补材料的选择至关重要。其中,钛合金因其优良的生物相容性和机械强度而被广泛应用。然而,其应用于颅骨修补的潜在的并发症也不容忽视,主要包括感染、癫痫、皮下积液及颅内血肿。特别是感染,已被证实是需要移除TM 的唯一因素。Mukerjee 等对174 例患者进行的回顾性研究表明,术后感染的发生率为8.6%,其中12 例患者必须接受二次手术以移除TM。此外,术后癫痫的发生率达8.0%。

 

2.2 PEEK

 

PEEK 是一种具有芳香族结构的半聚合物,在颅骨修补材料中展现出独特的优势。首先,其具有较低的密度,不易受温度影响;其次,具有较高的组织稳定性,在高温或辐射环境下进行消毒时不会发生变形;PEEK 还表现出射线透过性强,不会对CT 与MRI 结果产生干扰。再次,PEEK 还可以通过3D 打印或CAD/CAM 技术制成外观良好的置入物。

 

作为近年来CP 中新兴的材料,国内对PEEK 的研究报道相对较少。但对于患者而言,其昂贵的价格是一个需要优先考虑的因素。同时,作为一种疏水性材料,PEEK 不具备骨传导性,这意味着其不会主动附着到周围组织,在融合性方面存在潜在问题。

 

Jonkergouw 等对40 例在CP 术中应用PEEK 的患者进行了随访,发现术后并发症发生率为28%,其中感染率为13%,血肿发生率为10%,脑脊液漏和切口问题各占2.5%。值得注意的是,感染病例中需要将置入的PEEK 材料取出。同时,研究显示与自体骨相比,PEEK 材料在体内的吸收性较低,并发症发生率与自体骨接近。

 

此外,取出的PEEK 可以经过消毒后重复利用。当前,PEEK 材料在颅骨修补领域的应用正在逐步扩大,尤其是在对自体骨替代品的探索中展现出良好的应用前景。研究还指出,PEEK 的机械强度和生物相容性使其能够有效支持颅骨重建。与TM 相比,PEEK 材料能更好地恢复颅骨的生理解剖结构和内部压力状态,为脑血流和脑脊液动力学的改善提供了更为有利的条件,在促进术后神经及认知功能恢复方面具有潜在优势。未来的研究应集中于提高PEEK 的功能性以及探讨其与其他材料的复合应用,以期实现更好的临床效果。

 

2.3 自体骨

 

自体骨是目前CP 的首选材料,其具有生物相容性优良、成本低廉、支持生长、射线透过等特点。常用的手术方式包括原有骨瓣回植和供体区取骨移植。然而,骨源有限导致了额外创伤和手术时间延长,同时形状塑造困难,特别是对于复杂或大面积颅骨缺损的修复应用有所限制。

 

另一种方法是低温冷冻保存,但该方式要求条件苛刻,临床上难以大规模推广。有研究结果显示,自体骨移植和低温保存在术后感染率方面并无显著差异。自体骨移植常见的术后并发症是骨吸收,可能与骨瓣使用前的高温高压灭菌、患者年龄及颅骨缺损位置等因素相关。

 

自体骨在小儿颅骨重建和发育方面被广泛应用,因为其可以与小儿头骨的发育趋势一致,使其成为该年龄群体进行颅骨修补的首选材料。然而,自体骨存在难以重新塑形的问题,同时也面临骨吸收等挑战,尽管有超低温储存等技术存在,但长期保存仍然具有挑战性。

 

2.4 HA

 

HA 作为一种天然的无机矿物质,其含有碳酸钙,在人类的牙齿和骨组织中广泛存在,具备的孔径结构为细胞的增殖和迁移提供了理想的环境。然而,HA 的机械强度不足且易随时间分解,导致一些学者认为其仅适用于小面积颅骨缺损。Lindner 等对52 例患者进行的研究显示,HA 在降低感染率和改善神经系统预后方面表现优于钛植入物。

 

虽然术后CT 和MRI 成像结果理想,但HA 仍面临较高的硬膜外血肿发生风险。因此,对于骨质疏松患者、具备较高感染风险的个体,以及需要频繁进行影像学检查的随访患者,建议优先考虑HA 作为颅骨修补材料。在Oliver 等的研究中,该材料在感染发生率、局部并发症发生率以及最终修复失败方面均与TM 类似。

 

2.5 PMMA

 

PMMA 是一种在20 世纪60 年代引入的丙烯酸聚合有机化合物,通常被称为有机玻璃或亚克力。其具有重量轻、易成型、强度高以及组织相容性良好的特点。Oliver 等研究发现,在3591 例患者中有1 459 例患者采用了PMMA 作为颅骨修补材料,而PMMA 的感染发生率却高于TM、PEEK 及Norian 材料。

 

另外,Yeap 等研究指出,从长期来看,与TM 相比,PMMA 在局部皮肤愈合不良方面的比例较低,但感染风险明显高于自体骨和TM(在3 个月后感染风险达28.1%)。Le o等对PMMA、TM 和自体骨的并发症发生率进行了比较,结果显示,PMMA 与TM 或自体骨相比并没有显著性差异。然而,Ridwan-Pramana 等研究表明,PMMA 并发症发生率相较TM 低。

 

目前国内外已有多中心报道不同材料用于颅骨修补的效果研究。然而,这些研究存在一些不足,如患者数量较少、纳入并发症种类有限、缺乏远期随访等问题,且由于目前尚无结论性的材料选择方案,各种材料在现有临床证据下均未显示出明显优势,因此需要更多高质量研究来提供进一步的临床指导。但可以确定的是,无论采用何种颅骨修补材料,都应根据患者个体情况进行个性化选择。

 

3. 修补时机

 

针对开放性颅骨骨折所导致的颅骨缺损,关于颅骨修补的最佳时机已经形成较为明确的共识。国内专家普遍认为,在伤口清洁的患者中,若无颅内高压,建议在创伤后立即进行CP;而对于污染程度较重、可能存在颅内感染风险的患者,则必须在完全控制感染并经过6 个月以上时间后才考虑进行CP。

 

目前,针对颅脑创伤导致的颅骨缺损,最佳修补时机一直备受争议。传统观点认为应在去骨瓣减压术后的3~6 个月内进行CP,但也有学者指出,可以在早于3 个月甚至6 周内进行CP。颅脑创伤急性期后,去骨瓣减压术引起的颅骨缺损将会影响患者的脑血流灌注和脑脊液循环等生理过程,从而诱发一系列的病理变化。

 

理论上,早期的CP 可及早纠正这种病理变化。有研究表明,颅脑创伤后进行去骨瓣减压术的患者在术后1 个月左右就可进行颅骨修补;甚至有研究提出可在超早期(<2 周)进行CP。通过比较早期和晚期进行CP 的患者的日常生活能力评分(ADL)和Karnofsky功能评分(KPS),发现早期进行CP 的患者得分明显高于晚期,表明早期的颅骨修补更有助于患者长期生活质量的提高。

 

Yang 等研究还发现,早期颅骨修补可以改善神经功能和预后,还能有效改善去骨瓣减压术后可能出现的脑积水症状。Zhu 等研究认为,早期进行颅骨修补同样适用于双侧颅骨缺损患者。甚至有学者主张超早期的颅骨修补是可行的,相关研究发现,与早期和晚期相比,超早期的颅骨修补能够迅速改善患者的神经功能,且长期疗效更为显著。因此,在条件允许的情况下,早期进行颅骨修补能够显著提升脑血流动力学状态,促进局部脑血流量的增加,从而优化颅内微环境。

 

这一过程不仅有助于减少术后并发症的发生风险,还可能加速患者的康复进程。通过在损伤后尽早实施颅骨修补,可以有效降低颅内压力,改善脑组织的氧合状态,为神经功能的恢复创造有利条件。然而,具体的最佳手术时机尚缺乏高质量的医学证据支持。

 

4. 总结与展望

 

创伤性颅骨缺损患者的颅骨修补是重建患者正常颅腔环境的必要措施。尽管颅骨修补技术已经相对成熟,但对于此项治疗的认知与实施仍在不断改进。因此,在评估患者神经生理状态的基础上,早期进行颅骨修补对于颅脑创伤后颅骨缺损患者尤为关键,并且根据患者的个体情况选择合适的修复材料和手术方式应当是未来颅脑创伤后颅骨修补的发展方向。我们相信,基于更多的临床证据支持,早期的颅骨修补将有助于改善颅脑创伤患者的神经功能恢复;同时,具有良好机械性能和组织相容性的新型颅骨修补材料也将逐渐出现,为患者提供更多的治疗选择。

 

来源:冯晓崧,刘明.颅骨修补的研究进展[J].中国现代医药杂志,2025,27(01):35-41.


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