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清华大学颅骨修复高科技系列技术-开启颅骨解剖生理完美重建

清华大学颅骨修复/修补高新技术集成创新:开启头颅解剖生理完美重建手术

清华大学玉泉医院 陈琳 张玉琪清华大学玉泉医院神经外科陈琳

清华大学材料系 崔福斋

颅骨,作为人体大脑的保护罩,承担着生命活动最重要的职责。据统计,每年因交通事故和意外所致的颅骨缺损病人超过300万人,颅骨缺损是颅脑损伤病人伤后及术后较常见的后遗症。由于脑组织失去了正常颅骨的屏蔽作用而容易二次受伤,且颅骨缺损能引起各种症状和影响外观,常需行颅骨修补成形术,使颅内压尽早恢复正常稳定状态,减少颅内压因颅骨缺损造成的脑压每天的剧烈变化,对脑的持续的不断严重损害和功能的影响。如何让病人缺损的颅骨得到最大程度的修复,是清华大学医学中心和材料系多年临床转化医学研究的重点。

产品先后获得中国和美国FDA批准

清华大学的材料系研究的与天然人骨成分和纳米结构相同的仿生骨材料,是目前最理想的人体颅骨修补材料。清华大学材料系用国际最先进的电子显微镜,经过多年的系统钻研,终于发现了天然骨复杂而有序的分级结构,揭开了成骨的神秘面纱,破译了人骨组装结构的“密码”。通过对胶原蛋白有序矿化纳米级羟基磷灰石晶体,在人体外合成了最接近人体骨的仿生骨,将仿生骨与自体骨连接得“天衣无缝”,在全世界尚属首例。该技术不仅获得了国内多项863课题,2008年该项目获得国家技术发明二等奖,2011年获国家自然科学二等奖(一等奖空缺),4项中国发明专利和1项美国发明专利。国际著名期刊《Nature Materials》也给予该产品高度的评价。这是在我国III类植入物中唯一获得此类殊荣的产品,因拥有完全自主知识产权的技术,成为国家重点支持的产品项目。2015年7月已经成功获得中国和美国FDA批准。

清华高科技材料惠及众多儿童病人

国内用钛网来做颅骨修补的手术已经比较成熟,但多只能用于成年人身上,不适合儿童来做。因为儿童的颅骨是不断生长的,用钛网代替颅骨,钛网不能随颅骨的生长相应扩展,常会造成儿童头骨变形并限制大脑发育。儿童时期颅脑处于生长发育阶段,术后遗留的颅骨缺损会随着生长发育而逐渐变化,至今多数医生认为:儿童颅骨缺损待成年后修补为宜,或等到12周岁以上儿童的颅骨快接近成人的时候,才考虑修补。例如3~5岁以内的孩子,如果不幸存留颅骨缺损,一般要等待长达7~9年的时间才能赶上手术的适合治疗时期。7~9年的时间,孩子的颅骨已经出现缺损了,但因为没有及时的修补不仅会影响功能的康复,如肢体功能差、斜视、面瘫头晕、共济失调等,医学上称之为“减压窗综合征”,而且失去了颅骨的保护作用,一旦遇到外力损伤,直接危及孩子的生命可能性增加。而且头皮下面就是脆弱的脑组织,就像一个屋子,少了坚固的房顶,只搭了一层布,非常危险,一点点震荡就可能损伤脑组织。我们这种新型仿生骨材料具有极佳的生物相容性,无排异反应,不导热导电、不影响核磁检查,仿生骨可与缺损边缘颅骨融合生长,不影响儿童颅脑生长发育,是最理想的儿童颅骨修补材料,填补了我国这一领域的空白。

临床手术新思维引领集成创新

我们根据大量临床病例实践,总结出《清华大学颅骨修补手术方案》,患者和家属可以根据年龄、缺损大小、缺损部位、整体病情以及家庭经济状况等因素,做到最佳的选择:

1、方案一:钛网

l优点:板材薄、质地轻、硬度高、价格较低;

l缺点:儿童颅骨处于发育阶段,颅骨会不断增长发生变化,金属材料无法与自身组织融合生长,会造成颅骨不对称影响美观,限制大脑发育,产生畸形不适合儿童;金属材料,筛孔状,厚度薄,无法重建正常颅骨板障和内板,为颅骨不完全性修复,并且直接接触脑组织,对外界冷、热、电、声、磁变化敏感,脑保护欠佳。

2. 方案二:仿生材料颅骨修补

优点:

l与自身颅骨相同厚度,优异的强度和韧度,可抵抗一定外界力量和噪音冲击;

l组织相容性好,无过敏原,无人体排斥反应;

l冷热传导性差,接近人体皮质骨,对脑组织无刺激;

l无电磁传导性,惰性材料,不影响X线MRI检查;

l可以与人体自身颅骨缺损边缘融合生长,更适合小儿患者;

l按照医生要求3D塑形和打印,术中也可任意修剪,安装简便。

3、钛网+仿生材料内板

优点:

l增加自体成骨细胞在缺损处的修复生长,增加厚度加强对外界冷热晒的脑保护;

l双重保护人类大脑,尤其适用于大面积颅骨缺损的成人患者;

l具有最佳的抗外界冲击、抗热、抗冷、抗电磁烈日辐射、抗强声震荡的功能。

4、终极完美修复方案

优点:

l人工骨泥外塑形(美容修复临床最常见的颞肌萎缩后局部毁容),与仿生人工骨手术中合用,具有完美的美容整形效果;

l患者自体骨髓基质细胞提取,多点种植在骼金人工骨内,形成多个骨生发中心,最终达到人体颅骨最全面解剖修复和生理功能完美重建。

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