Краниопластика: обзор материалов и методик

Введение

Одно из первых упоминаний о краниопластике при­надлежит к XVI в., когда F. Gabriele (1523-1562 гг.) опи­сывал случай реконструкции костного дефекта черепа пластиной из золота [1-3]. В 1668 г. Vаn Меекегеп опи­сал инцидент реконструкции дефекта черепа дворяни­ну из России после травмы саблей (для краниопластики была применена кость черепа собаки) [4-6]. Невзирая на непрерывное создание новых методик и материалов для реконструкции дефектов свода черепа, проблема краниопластики все еще актуальна [7-9]. В настоящий момент отсутствуют определенные алгоритмы выбора материалов и сроков выполнения краниопластики [10].

Выбор материала для краниопластики

Существующие материалы для замещения дефектов свода черепа подразделяются на:

• аутопластику (ткани пациента);
• аллопластику (ткани другого человека);
• гетеропластику (ткани животного);
• имплантаты (медицинские изделия, вживляемые в организм человека в качестве протезов).

К современным материалам предъявляется ряд требо­ваний [13]:

• биосовместимость;
• отсутствие канцерогенного эффекта;
• пластичность;
• возможность стерилизации и сочетания с аддитивны­ми технологиями;

Краниопластика выполненная аутокостью. Аутокость хранилась в морозильной камере.

• совместимость с методами нейровизуализации;
• устойчивость к физическим и механическим нагруз­кам;
• низкий уровень тепло- и электропроводности;
• оптимальная стоимость;
• низкий риск инфекционно-воспалительных ослож­нений.

В данный момент не существует трансплантата, удов­летворяющего текущим требованиям, кроме аутоко­сти (рис. 1) [11-13].

По данным финских исследователей (J. M. Piitulainen, T. Kauko), после реконструкции костей черепа ауто­костью в постоперационном периоде возникает необ­ходимость в удалении костного лоскута в 40,0 % слу­чаев. Ведущими причинами осложнений и удаления аутотрансплантата были инфекции и резорбция кости (20,0-50,0 и 15,0-25,9 % соответственно) [14-17].

C.L. Rosinski et al. сравнили результаты краниопласти­ки аутокостью: в группе 1 аутоимплантат хранился под­кожно, во 2-й — в морозильных камерах. Продолжи­тельность оперативного вмешательства была меньше в группе 2, но не было различий в количестве после­операционных осложнений, повторных госпитализа­ций и реопераций [18]. Исследователями были сделаны следующие выводы: подкожное и замороженное хране­ние аутокости приводит к сходным результатам, а крио­консервация может быть предпочтительной из-за более короткого времени операции и избегания осложнений со стороны брюшной стенки, в то время как подкож­ное хранение остается благоприятным для пациентов, проходящих краниопластику в другом медицинском учреждении.

M.C. Fan et al. выявили факторы риска, связанные с ин­фицированием и резорбцией костных лоскутов после краниопластики криоконсервированными костными лоскутами [19]. Резорбция аутокости была выше у па­циентов <18 лет, чем у пациентов >18 лет (9,38 % против 3,61 %, р < 0,05) и при криоконсервации более 365 дней (6,88 % против 2,92 %, р < 0,01).Частота инфицирования аутокости была выше при экстренной краниоэктомии (8,81 % против 2,59 %, р < 0,01) и у лиц с сахарным диа­бетом (10,53 % против 3,07 %, р < 0,01). Следователь­но, краниопластика с криоконсервированной аутоко­стью должна проводиться в течение 12 месяцев после краниоэктомии [10].

Наиболее широкое распространение для реконструк­тивной нейрохирургии приобрели ксеноимплантаты (материалы небиологического происхождения) [13, 14]. Попиметипметакрипаты (PMMA). Эта группа рас­полагает рядом достоинств, хорошо известных и ши­роко применяемых большей частью нейрохирургов: легкость в моделировании имплантата любой конфи­гурации и размеров, относительно низкая стоимость [20]. Невзирая на широкое распространение, с ними сопряжен сравнительно высокий риск возникновения осложнений в постоперационном периоде. Местные воспалительные реакции сопряжены с токсическим и аллергогенным эффектом PMMA [21, 22]. Пласти­на, полученная из пресс-формы, таит в себе погреш­ности в восстановлении косметического вида, из-за чего РММА стал применяться реже [23]. Пластина из РММА, пропитанная антибиотиками, ванкомици- ном для метициллин-резистентного золотистого ста­филококка (MRSA), показывает низкую степень дока­зательности [24].

Полиэфиртеконы (PEEK). Материалы из данной груп­пы из-за высокой температуры плавления выпускают только в пресс-формах [25]. К положительным свой­ствам PEEK можно отнести химическую инертность, прочность, эластичность, термоустойчивость, а также хорошее сочетание с современными методами нейро­визуализации. Но у PEEK, как и у любого ксеноимплантата, имеются свои недостатки: высокая стоимость по­рошка для приготовления пластины, высокая частота инфекционно-воспалительных процессов (по сравне­нию с другими синтетическими и титановыми транс­плантатами), сложность в комбинировании его с дру­гими веществами [26].

Реперен. В 1996 г. в практику был введен синтетический материал реперен [13]. Первоначально он использо­вался в офтальмологии в виде искусственного хруста­лика, радужной оболочки и т. д. [27]. Далее его стали применять в хирургии для герниопластики. С 2006 г. пластины из реперена начали использовать и в рекон­структивной нейрохирургии. Он представляет собой пространственно сшитый полимер из олигомеров метакрилового ряда. С помощью запрограммированных параметров и фотополимеризации изготавливается пластина, готовая к использованию. Ее основное по­ложительное качество заключается в том, что в момент хирургического вмешательства пластина может изме­нять конфигурацию, для этого применяется стериль­ный физиологический раствор, нагретый до 80 °С. Под влиянием высокой температуры пластина из реперена становится мягкой и эластичной, что дает возможность моделировать ее под дефект черепа и при помощи об­щехирургического инструментария менять ее размер и конфигурацию [13]. Недостаток ее в том, что при при­менении на сложных дефектах черепа время моделиро­вания в момент операции может занимать от несколь­ких минут до нескольких часов.

Титан. В настоящее время применяют следующие мате­риалы: титановые сплавы, чистый титан, нержавеющая сталь, сплавы на основе кобальта и хрома [28, 29]. Дан­ный материал имеет низкую массу и теплопроводность, высокую прочность и биологическую инертность, кор­розионную устойчивость, среднюю стоимость, не ток­сичен [30]. Титановые сетки легко моделируются в мо­мент хирургического вмешательства. С продвижением 3D-печати в медицине титановые пластины применяют в реконструктивной нейрохирургии как индивидуаль­ные продукты [31]. Из титанового порошка при по­мощи 3D-принтера изготавливается индивидуальный трансплантат (рис. 2).

Титан в настоящее время является материалом выбо­ра при вторичных краниопластиках [32]. Основным недостатком представляется присутствие артефактов на снимках при проведении нейровизуализации, нали­чие фирменной отвертки в момент операции [33]. В на­стоящее время на медицинском рынке имеется большое количество компаний, которые производят титановые пластины для краниопластики: «КОНМЕТ», Stryker, «Медбиотех», в том числе с применением 3D-печати. Гидроксиапатит. В чистом виде гидроксиапатитный цемент используется при размерах дефекта до 30 см². При обширных дефектах с целью придания высокой прочности и приобретения лучших косметических эф­фектов необходимо его армирование титановой сеткой. Главным из положительных качеств этого материала представляется практически полная биосовмести­мость. При небольших дефектах гидроксиапатит пол­ностью резорбируется и замещается костной тканью за 18 месяцев. К недостаткам этого материала следует отнести высокую стоимость ряда композиций, необ­ходимость дополнительного армирования титановой сеткой при обширных дефектах, невозможность при­менения в зонах черепа, несущих функциональную на­грузку [1].

Моделирование формы трансплантата. Для решения задачи функционального и эстетического восстанов­ления утраченных костей черепа необходимо создание индивидуального имплантата, точно повторяющего не только форму дефекта, но и нормальную костную архитектуру черепа конкретного пациента [33]. Для точного изготовления объемной модели транспланта­та применяются методики, основанные на стереолито- графическом моделировании и безрамной навигации [34, 35]. В литературе есть указания на возможность применения безрамной навигации при краниопласти­ке, а изготовление импланта осуществляется под кон­тролем нейронавигации в момент операции [1, 6]. Количество научных публикаций по данной тематике возросло с 2013 г. более чем в 10 раз, что связано с по­пуляризацией технологии 3Э-печати и снижением се­бестоимости [36]. В настоящее время 3Э-печать пред­ставляется работающей и перспективной технологией изготовления различных протезов, имплантатов, фраг­ментов некоторых органов [37]. Принципиально суще­ствуют две основные технологии 3Э-печати: лазерная и струйная. При лазерной технологии происходит по­лимеризация под воздействием лазера либо расплав­ление под воздействием лазера (технология электрон­но-лучевой плавки). При струйной происходит подача расплавленного пластика из сопла, и при охлаждении он затвердевает, формируя 3Э-модель [38, 39]. Техно­логия печати из металлов разделилась на две ветви: технология прямого лазерного выращивания и техно­логия селективного лазерного спекания (Selective Laser Sintering или SLS) и сплавления (Selective Laser Melting или SLM) [6, 39]. Многими исследователями было до­казано, что использование имплантатов, созданных по трехмерной модели черепа больного на доопераци- онном этапе, уменьшает продолжительность оператив­ного вмешательства, позволяет использовать меньшее количество винтов, фиксирующих имплантат, снижает количество послеоперационных осложнений, позволя­ет добиться лучших эстетических и косметических ре­зультатов [1].

Основные принципы краниопластики. По времени выполнения операции различают первичную, первич­но-отсроченную (5-7 недель после ЧМТ) и позднюю (более 3 месяцев) [10]. Краниопластику целесообраз­но проводить в более ранние сроки (до 60 дней после первичной операции), что необходимо для уменьшения сроков заживления раны и профилактики возникнове­ния последующих осложнений [13]. В Корее, если со­стояние пациента позволяет, сроки краниопластики могут быть сокращены до 6 недель; это считается оп­тимальным в плане осложнений и регресса неврологи­ческого дефицита [1]. Ранняя краниопластика снижает риск инфекционных осложнений, резорбции костного лоскута и эпиприступов. В ходе интраоперационно- го моделирования трансплантата нужно стремиться к предельно точному воспроизведению конфигурации резецированной костной ткани. У этого транспланта­та обязаны отсутствовать выступающие острые грани, края. При постановке на месте дефекта он должен на­ходится «заподлицо» с прилегающими костями черепа. Нужно помнить, что при дефектах височной локали­зации случается постепенная атрофия m. temporalis, следовательно, даже при полной идентичности транс­плантата резецированной височной кости в постоперационном периоде возможен косметический дефект из-за недостатка мягких тканей над пластиной. Данная задача разрешается посредством контурной пластики мягких тканей костным имплантатом. В зоне атрофи­рованной m. temporalis имплантат необходимо сделать более толстым и выступающим над поверхностью свода черепа, создав плавный переход (без ступеньки) между пластиной и костью черепа [1, 25]. Недопусти­мым представляется отсутствие фиксации, в том числе в виде простого ушивания мягких тканей над транс­плантатом, так как это не обеспечивает нужной фикса­ции и ее отсутствие представляется достоверным фак­тором риска развития дислокации имплантата [25, 33]. Собственный опыт. В клинической практике нейрохи­рургических отделений ФБУЗ «Приволжский окружной медицинский центр» Федерального медико-биологиче­ского агентства России, ГБУЗ НО «Городская клини­ческая больница № 39» (Нижегородский межобласт­ной нейрохирургический центр им. А.П. Фраермана) и ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 40» Нижнего Новгорода применяются следующие матери­алы для краниопластики: аутокость, титан, реперен, РММА. Хранение аутокости проводится в морозиль­ных камерах в сочетании с термической и химической обработкой. При дефектах черепа сложной локализа­ции (лобно-глазничной и т. д.) применяются индивиду­альные импланты с использованием 3И-печати.

Информация о конфликте интересов. Конфликт интересов отсутствует.

Информация о спонсорстве. Данная работа не финансировалась.