颅骨修补科普系列丨第三篇:自体颅骨深低温保存后的生物活性优势
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颅骨缺损后,选择合适的修补材料很重要。理想颅骨修复材料应该具有优异的骨传导性、生物相容性、骨诱导性及与颅骨结构相似性,同时还应该具有价格便宜、易操作及易塑形等特点[1]。目前,临床常用的修补材料包括钛网、聚醚醚酮(PEEK)等人工材料以及自体颅骨。在这些材料中,自体颅骨经深低温保存后展现出强大的生物活性优势,这是人工材料所无法比拟的。
人工材料的特点
钛网:钛网材料具有生物相容性优异、耐腐蚀、质轻等优势,定制钛网依据CT扫描参数进行数字化成像处理,对颅骨缺损部位进行图像重建,获得缺损骨部位信息后进行三维钛网定制,尽量通过修补材料使患者损伤颅骨解剖形态恢复[2];但是从生物活性角度看,钛网是一种生物惰性材料,虽然表面经过特殊处理可减少与人体组织的排斥反应,但它无法与人体组织发生生物性的融合与交互,仅仅作为一种机械性的替代物存在。在植入人体后,钛网与周围组织之间难以形成像a自体颅骨那样的紧密结合,这在一定程度上影响了颅骨修补后的长期稳定性和功能性恢复。
聚醚醚酮(PEEK):PEEK是一种新型颅骨修复材料,可以高效完成颅骨解剖重建,促进颅骨外形稳定自然恢复,且材料性能无限接近人体骨,具有质地坚固、无毒、耐高温、生物相容性优异的优势[3]。但是PEEK的生物活性相对较差,它虽然能在一定程度上与人体组织和平共处,但无法像自体颅骨那样主动参与到骨组织的修复与重建过程中。它不能分泌生长因子促进周围血管生成,与周围颅骨组织之间更多是一种物理性的贴合,而非生物性的融合,这使得在长期使用过程中,可能会出现与周围组织结合不紧密等潜在问题。
自体颅骨的强大生物活性优势
自体骨修复具有优异骨引导性及骨诱导性,在与正常颅骨融合后可以一同生长,无任何排异反应。此外,自体骨中含有骨分化所需的间充质干细胞及生长因子,可以诱导新骨形成,且自体骨含有天然多孔间隙也为骨细胞爬行及生长提供了有利条件,有助于新骨形成[4]。

1、保持细胞活性
在深低温保存条件下(通常为-80℃甚至更低),自体颅骨内的细胞只是暂时“休眠”。当回植到患者体内,处于适宜的生理环境时,这些细胞能够迅速“苏醒”并恢复活性。骨细胞、成骨细胞等多种细胞在此时协同作用,积极参与骨组织的修复与重建。有研究表明,经过规范深低温保存流程处理后的自体颅骨,回植后骨细胞的存活率能够达到一个相对较高的水平,为后续骨组织的良好愈合和功能恢复奠定了坚实基础。
2、促进血管生成
自体颅骨回植后,骨细胞能分泌多种生长因子,如骨形态发生蛋白(BMP)、血管内皮生长因子(VEGF)等。以血管内皮生长因子为例,它能够特异性地作用于血管内皮细胞,促进内皮细胞的增殖、迁移,诱导新生血管的形成。这些新生血管能够深入到自体颅骨与周围原颅骨组织之间,为骨组织的生长提供充足的营养物质,包括氧气、钙、磷等矿物质以及各种营养成分,从而极大地促进了自体颅骨与周围组织的融合过程。在一些临床案例的术后影像学检查中,可以清晰地观察到自体颅骨回植部位周围有丰富的血管网形成,这是自体颅骨强大生物活性促进血管生成的直观体现。
3、融合过程紧密
在自体颅骨回植后,成骨细胞开始发挥关键作用。成骨细胞会在自体颅骨与原颅骨组织的接触界面处,不断分泌骨基质,包括胶原蛋白、糖蛋白等有机成分,这些骨基质逐渐矿化,形成新的骨小梁结构。新形成的骨小梁会像“桥梁”一样,将自体颅骨与原颅骨组织紧密连接在一起。随着时间推移,骨小梁不断增多、增厚,排列也更加规则有序,使得自体颅骨与周围颅骨组织的融合越来越紧密,最终实现生物学上的一体化。这种融合方式与人工材料仅仅依靠机械固定或简单的组织长入有着本质区别,大大增强了颅骨的整体稳定性。对于儿童患者,自体颅骨还能随着颅骨的生长发育而同步生长。儿童时期,颅骨处于快速生长阶段,自体颅骨中的成骨细胞能够持续响应身体的生长信号,不断生成新的骨组织,维持正常的颅骨解剖结构,为大脑的正常发育提供稳定且适宜的环境。
4、降低并发症风险
由于自体颅骨具有强大的生物活性,与周围组织能够实现紧密融合,这进一步降低了术后并发症的发生风险。相比人工材料,自体颅骨回植后发生感染、排斥反应以及材料松动等并发症的概率明显更低。因为自体颅骨与周围组织的融合良好,不存在因材料与组织不匹配而导致的慢性炎症等问题,有利于患者术后的长期健康和生活质量的提高 。
综上所述,自体颅骨经深低温保存后,在生物活性方面相较于钛网、PEEK 等人工材料具有显著优势。其强大的生物活性使得自体颅骨在回植后能够与原颅骨组织实现自然、紧密的交互融合,为颅骨缺损患者提供了一种更为理想的修补选择。

参考文献
[1]周剑云,张新,高海滨,等.聚醚醚酮与钛网治疗去骨瓣减压术后颅骨缺损效果的对比分析[J].中国微侵袭神经外科杂志,2021,26( 1) : 7-10.
[2]范英俊,邱治春,苗树船,等.三维塑形钛网与超低温保存自体颅骨在早期颅骨修补中的临床效果观察[J].实用医院临床杂志,2019,16( 5) : 170-172.
[3]Millward CP,Doherty JA,Mustafa MA,et l. Cranioplasty with hydroxyapatite or acrylic is associated with a educed risk of allcause and infection-associated xplantation[J]. British Journal of Neurosurgery,2022,36( 3) : 385-393.
[4]张莹,朱文昱,王为华,等.自体颅骨和三维塑形钛网颅骨成形术应用不同抗菌药物预防效果的比较[J].中国药物应用与监测,2021,18( 6) : 355-358.
注:文章仅作为健康科普,不构成具体治疗方案及建议,部分图文来源于网络,联系侵删。