计算机辅助设计个体化塑形钛网在颅骨修补中的临床应用

马旭东 孙郑春(通讯作者) 曹新亮 周 兴

郑州市第一人民医院神经外科 郑州 450004

计算机辅助设计个体化塑形钛网在颅骨修补中的临床应用

马旭东 孙郑春(通讯作者) 曹新亮 周 兴

郑州市第一人民医院神经外科 郑州 450004

目的 探讨计算机辅助设计(CAD)个体化塑形钛网在颅骨修补中的应用价值。方法 2005—2014年收治的颅骨缺损病人143例，分成2组，手工塑形组68例，计算机塑形组75例。以手术时间、钛钉使用数量、外观满意度及手术并发症率四个指标对两种塑形方法进行评价。结果 均以平均数计算，手工塑形组手术时间、钛钉使用量、外观满意率、手术并发症率分别为198.3 min、14.7枚、87.4%、10.3%；计算机塑形组分别为134.4 min、8.8枚、98.6%、1.3%。结论 计算机辅助设计个体化塑形技术使颅骨修补简单快捷，节约手术时间及费用，并发症少，外观满意。

计算机辅助设计；颅骨修补；个体化

颅骨缺损是颅脑外伤及脑出血术后常见的并发症，以保护脑组织、稳定颅内压、预防粘连产生癫痫及改善外形美观为目的，一般在术后3～6 个月对直径>3 cm的颅骨缺损进行修补。近年来计算机辅助设计(CAD)技术广泛用于颅骨修补中的钛网塑形环节。我院自2005—2014年收治颅骨缺损143例，以2010年为界限，前期使用手工塑形68例，后期使用计算机塑形75例，本文将2组临床疗效进行对比，探讨应用前景。

1 资料与方法

1．1 一般资料 本组143例，男80例，女63例；年龄7～68岁，平均 41.2岁；颅骨缺损原因：高血压脑出血术后54例，重度颅脑外伤术后89例；缺损部位：额颞部77例，颞顶部30 例，枕部23例，双侧额颞部颅骨缺损者13例。缺损面积：4.4 cm×6.2 cm～10.0 cm×15.6 cm(平均7.5 cm×11.2 cm)；开颅术后 3～6个月行颅骨修补术。将全部病例按就诊时间阶段分为2组，手工塑形68例，计算机塑形75例。

1．2 方法 术前均以我院GE公司16排CT进行头颅CT薄层扫描(层厚2 mm)，获得dicom格式二维图像，然后应用mimics软件进行颅骨三维重建，利用健侧颅骨的三维模型进行镜像复制，重建出患侧修复体的三维模型数据，而双侧颅骨缺损者的修复体参照标准人体三维模型库制作，然后利用无模多点成形技术制成符合需要的钛网。由Materialise公司出品的Mimics软件可直接生成CAD文件，传输至数控机床，直接对三维钛网进行压制成形，裁剪尺寸超出骨缘1 cm，边缘打磨光整，塑形后的钛网固定于按1：1比例制作的颅骨模型进行吻合度装配试验[1]，塑形过程约2 d完成。成型的钛网术前进行高温高压消毒。全身麻醉，分离肌肉与硬膜之间的界限，对于粘连严重或骨窗凹陷明显无法清晰分离的，保留深层筋膜及薄层肌肉[2]，显露缺损骨窗及边缘约1 cm，将钛网吻合固定在缺损骨窗上，边缘用钛钉固定，术中无需对钛网裁剪修整，缺损中心区域硬膜用丝线与钛网悬吊固定，以防术后皮下积液。同时在皮下置负压引流管1根，术后常规抗感染治疗，48 h内拔除引流管，术后常规预防性应用抗生素。

1．3 观察指标 手术时间(min)、钛钉使用数量(枚)、外观满意度(根据患者满意程度，量化为0～100，0为最不满意，100为最满意，术后1个月随访获得数据)及手术并发症率(局部皮下积液、感染及钛网浮动)。

2 结果

根据观察指标，2组结果取人均平均值，结果见表1。手工塑形组中7例出现术后并发症，其中皮下积液4例，钛网浮动1例，感染2例；计算机塑形组中1例术后发生切口感染。结果提示，从手术时间、钛钉使用数量、外观满意度及术后并发症发生例数四个指标上进行比较，计算机塑型组均明显优于手工塑形组。

表1 2组观察指标对比

3 讨论

各种原因造成的颅骨缺损在神经外科十分常见，最常见原因是颅脑损伤及高血压脑出血去骨瓣减压术后，尤以基层医院最为多见。长期的颅骨缺损可给患者带来一系列神经症状，如严重的记忆力下降、抑郁、头痛、眩晕、易疲劳、易激惹等，Isago等[3]将这一系列神经症状命名为颅骨缺损综合征。

患者需行颅骨修补以恢复外观和保护脑组织，减少颅骨缺损带来的并发症。近年来多项研究表明颅骨缺损可导致脑脊液循环障碍、脑组织机械性损伤等慢性脑损害，尽早实施对颅骨缺损的修补对意识障碍病人的促醒治疗有很大的帮助。自体颅骨瓣和周围组织的相容性最好，排斥反应最小，对原有颅骨外形和结构最大程度保留，患者不易产生心理上的不适感，曾一度是基层医院最常用的修补方案[4]；但颅骨瓣的长期保存成为临床难题，部分病人颅脑外伤可产生粉碎性颅骨骨折，且由于骨瓣保持了原有颅骨的厚度，因此在颅骨修补时，剥离皮肌瓣需要紧贴颅骨缘及硬脑膜，易造成硬脑膜破裂，出现医源性脑脊液漏，甚至脑组织损伤，颅骨修补后因骨小梁组织吸收，骨瓣会相对缩小，造成骨瓣面积小于骨窗面积，易导致骨瓣松动凹陷；且在首次去骨瓣减压手术中，骨瓣经铣刀去除后，由于中颅凹底需要更彻底的减压，往往对蝶骨脊方向的颅骨做更大范围咬除，自体骨瓣已明显小于骨窗，无法吻合；由于种种缺点，所以目前自体颅骨修补逐渐被临床医生淘汰；而骨水泥、有机玻璃等修补材料则因材料韧度低、组织相容性差、材料强韧度低、定型后无法矫正、术后并发症多、难以获得满意形状等不足，临床上目前也逐渐被淘汰。

本文所述的钛合金板自20世纪60年代初被应用于临床，钛金属以其质轻而硬、化学性质稳定、排异性小、无抗原反应、无磁性等优点受到医生及患者的欢迎，可安全接受CT及MRI检查[5]。尤其是网状结构的设计，植入人体后成纤维细胞可以穿过孔隙生长，使钛网内外的组织融为一体，对钛网有固定作用，大大增加了牢固性和减少了皮下积液的发生[6]。

经过材料科学的发展及临床试验的不断验证，作为修补材料，目前临床上钛网已得到广泛认可，但钛网刚进入临床起始阶段，其塑形方法采用人工塑形，颅骨是不规则曲面，特别是前颅底、眶周、中颅凹底的表面轮廓曲折复杂，且去骨瓣减压术后，颅骨缺损的形状、面积各不相同。曲度大且不规则，对于手工塑形而言，术中需要力度较大方可改变形状，且无精确参照物，精确匹配的难度较大，且术中用于塑形的时间远多于固定颅骨的时间，且多数不能达到紧密贴合；与骨窗匹配度不佳，当局部弯曲度大且复杂时，而手工塑形却由于手工塑形钛网难以满足骨窗和钛网的吻合，此时为了使其两者匹配吻合，往往需牺牲性地将钛网边缘剪成锲形，这样钛网的完整性就被破坏，钛网的强度及稳定性势可能降低；手工塑形仅仅符合解剖学要求，而不能达到正畸之目的，也不能满足患者内心正常的外观需求。同时延长了手术及麻醉时间，无形中增加了手术创伤及经济负担。术中若对钛网边缘进行裁剪，常常造成边缘毛刺、上翘现象，术中易发生无菌手套破损导致术区污染，术后易产生局部疼痛、组织压迫坏死、钛板外露等并发症[7]。

近年，随着我院CT机器的更新，可轻松获取颅骨的薄层扫描数据，为颅骨三维重建提供了可能性及准确性。我科逐渐放弃手工钛网塑形，转而采用计算机辅助设计个体化塑形钛网进行颅骨修补，从我科临床数据分析，计算机塑形钛网在多个指标上均优于手工塑形。修补材料最大程度地符合了生理解剖形态，和颅骨结合严密，特别是额眶部、颞窝处颅骨缺损，钛网固定可靠，术后头形恢复对称，达到满意的美观效果。应用钛网颅骨修补仍需注意几个细节：(1)CT扫描层距越薄越理想，尽量不超过3 mm，过厚的层距导致三维重建失真，与实际偏差较大；(2)分离肌肉筋膜与硬膜时避免脑脊液漏，若粘连紧密，可不勉强做到精确分离，可在硬膜上留下筋膜或薄层肌肉，这样钛网上下均有肌肉组织，肌肉愈合时可牢固抓紧钛网，增加稳定性；(3)钛网固定时，要在缺损区域中心部位置悬吊线，穿钛网孔隙而出，待钛网固定后，在钛网上打结悬吊[8]，防止发生硬膜外血肿或积液。

综上所述，我们认为计算机辅助设计个体化塑形钛网能使颅骨缺损的修复外观形态满意，手术时间缩短，极大地减小了手术风险和手术并发症的发生率，解除了患者由于颅骨外观不佳而造成的心理负担，提高了生活质量。

[1] 沈建，濮宏健，方黎明．数字化无模多点成型钛网修补额颞区颅骨缺损[J]．中华神经医学杂志，2010，9(11)：1 167-1 169．

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[3] Isago T，Nozaki M，Kikuchi Y，et al．Sinking skin flag Syndrome：acase of improved cerebral blood flow after cranioplasty[J]．AnnPlast Surg，2004，53：288-289．

[4] 张合林，田爱民，齐再利．自体颅骨瓣加骨水泥镶嵌修补颅骨缺损[J]．中华神经外科疾病研究杂志，2006，5(5)：464-465．

[5] Pou AM．Update on new biomatcrials and their use in reconstructive[J]．Surgery，2003，11(2)：240-244．

[6] 陈悦达，李增慧．三维成像无模多点钛网成形人工颅骨修补的临床价值[J]．透析与人工器官，2004，15(3)：24．

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[8] 赵继宗．神经外科手术精要与并发症[M]．北京：北京大学医学出版社，2004：53-62．

(收稿2016-06-04 修回2017-03-10)

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