1 Ступак В.В. 1 Мішин С.В. 1 Садовій М.А. 1 Копорушко Н.А. 1 Мамонова Є.В. 2 Панченко О.О. 3 Красовський І.Б. 3
1 ФГБУ «Новосибірський науково-дослідний інститут травматології і ортопедії ім. Я.Л. Цив'яна »МОЗ Росії
2 АТ «Інноваційний медико-технологічний центр (Медичний Технопарк)»
3 ТОВ «3Д медичні системи»
В даний час у оперує хірурга є великий вибір матеріалу, за допомогою чого він буде проводити пластику дефекту кісток черепа. Після безлічі вдалих прикладів використання різних металів для закриття кісткових дефектів вчені стали синтезувати нові матеріали, які за своїми характеристиками відповідають загальноприйнятим стандартам, які висуваються до імплантатів. Існує багато речовин, з яких створюються імплантати, але деякі з них мають високу токсичність, високий ризик інфікування, високі фінансові витрати, малу практичність. Найбільш поширеними і часто використовуваними в практиці вважаються полімерні і металеві пластини. Вибір імплантату завжди буде важливою метою для оперує хірурга, тому дана тема є актуальною для практикуючих нейрохірургів. У даній статті надані історичні факти розвитку краніопластики від стародавнього світу до нашого часу. Вказані клінічні прояви, що виникають при синдромі трепанували черепа. Описано сучасні матеріали, які використовуються для закриття дефектів кісток черепа, їх властивості, особливості, перед- і інтраопераційного моделювання. Подано порівняльну характеристику матеріалів, їх позитивні та негативні якості.
краниопластика
дефект кісток черепа
імплант
титанова пластина
поліефіркетон
Репер
поліметилметакрилат
аутокость
1. Aydin, S., Kucukyuruk B., Abuzayed B., Aydin S., Sanus GZ Cranioplasty: review of materials and techniques // Journal Neurosciences Rural Practice. - 2011. - № 2, vol. 2. - P. 162-167.
2. Левченко, О.В. Хірургічне лікування краніоорбітальні пошкоджень в гострому періоді черепно-мозкової травми: автореф. дис. ... д-ра мед. наук: 14.01.18 / Левченко Олег Валерійович. - М., 2012. - 27 с.
3. Методи тривимірного прототипирования і друку в реконструктивної нейрохірургії / С.В. Мішин [и др.] // Медична техніка. - 2017. - № 2 (302). - С. 22-26.
4. Сучасні технології в хірургічному лікуванні наслідків травми черепа і головного мозку / А.А. Потапов [и др.] // Вісник РАМН. - 2012. - № 9. - С. 31-38.
5. Реконструктивна і мінімальноінвазівная хірургія наслідків черепно-мозкової травми / О.М. Коновалов, А.А. Потапов, Л.Б. Лихтерман і ін. - М .: Изд-во ІП «Т.А. Алексєєва », 2012. - 320 с.
6. Fraenkel, A. Ueber deckung von trepanations defekten am schadel durch heteroplastik // Wien Klin Wochenschr. - 1890. - № 3. - P. 475-476.
7. Чернега В.В. Використання біологічно інертною корундовою кераміки для усунення дефектів і деформацій лицьового скелета (експериментально-клінічне дослідження): дис. ... канд. мед. наук: 14.00.21 / Чернега Валентин Васильович. - СПб., 2005. - 21с.
8. Місцева антибактеріальна терапія остеомієліту з використанням розсмоктуються матеріалів (огляд літератури) / Б.Є. Тулеубаев [и др.] // Georgian medical news. - 2016. - № 6 (255). - C. 21-26.
9. The well cemented total hip arthroplasty / SJ Breusch, H. Malchau. - Wurzburg: Sturtz, 2005. - 377 p.
10. Еолчіян, С.А. Пластика складних дефектів черепа імплантатами з титану і поліетеретеркетона (РЕЙОК), виготовленими за CAD / CAM технологій / С.А. Еолчіян // Питання нейрохірургії імені М.М. Бурденко. - 2014. - №78 (4). - C. 3-13.
11. Shah, AM, Jung H., Skirboll S. Materials used in cranioplasty: a history and analysis // Neurosurgical Focus. - 2014. - № 4, vol. 36. - P. E19.
12. Morton, RP, Abecassis IJ, Hanson JF, Barber J., Nerva JD, Emerson SN, Ene CI, Chowdhary MM, Levitt MR, Ko AL, Dellit TH, Chesnut RM Predictors of infection after 754 cranioplasty operations and the value of intraoperative cultures for cryopreserved bone flaps / RP Morton // Journal of Neurosurgery. - 2016. - № 3, vol. 125. - P. 766-770.
13. Треушников, В.М. Катаракта і процеси старіння клітин: можливі механізми старіння і уповільнення цих процесів / В.М. Треушніков // Візит до офтальмолога. - 2009. - № 12. - C. 10-45.
14. Пластика дефектів склепіння черепа і твердої мозкової оболонки новим полімерним матеріалом реперів / С.Є. Тихомиров [и др.] // Сучасні технології в медицині. - 2010. - № 2. - C. 6-11.
15. Крупко, А.В. Застосування полімерних сіток «Репер» в хірургічному лікуванні лійкоподібної деформації грудної клітки / А.В. Крупко, А.Б. Богосьян, М.С. Крупко // Травматологія і ортопедія Росії. - 2014. - № 3. - C. 69-75.
Краніопластика - відновлення цілісності черепа в місці виник дефекту, результатом якого могли послужити такі причини як оперативні втручання, спрямовані на декомпресію головного мозку, в результаті травматичного його пошкодження, ураження кісток черепа пухлинами та іншими патологічними процесами.
Історія розвитку краніопластики сягає глибокої давнини. Перші автори описують спосіб заміщення кісткових дефектів дорогоцінними металами і морськими мушлями Інками (не пізніш 3000 р н.е.). Інші - вказують, що краниопластика зародилася в 7000 році до н.е. [1], але перший документ про проведення даної методики був написаний в епоху відродження італійським лікарем і анатомом Fallopius Gabriele (1523-1562 рр.). Він оповідає про заміщення дефекту кісток черепа за допомогою пластини із золота. Надалі також було представлено безліч і інших випадків з використанням різних матеріалів, таких як целулоїд (1890), алюміній (1893), платина (1929), срібло (1950), віталлій (1943), поліетилен (1947).
У наш час існує великий вибір матеріалів для виготовлення імплантів не тільки для нейрохірургії, а й для інших галузей медицини. Заготівля ауто- і аллотрансплантатов не представляє ніяких труднощів у зв'язку з появою якісних методів обробки та консервації. Після безлічі вдалих використань різних металів, для закриття кісткових дефектів, вчені стали синтезувати нові матеріали, які за своїми характеристиками відповідають загальноприйнятим стандартам, які висуваються до імплантам, але ніякий матеріал не може відповідати власної кістки за багатьма властивостями [2].
З впровадженням в медицину цифровий комп'ютерної технології стало доступним виготовлення індивідуальних імплантів, що значно полегшує роботу оперує хірурга і покращує косметичні та клінічні результати у хворих [3].
клінічна картина
Неврологічна симптоматика у хворих, що мають великі дефекти кісток черепа (синдромом трепанували черепа - СТЧ), обумовлена наслідками перенесеної важкої черепно-мозкової травми або будь-якими патологічними процесами, що відбуваються в тканинах кори головного мозку і підкіркових структур [4]. СТЧ включає в себе ряд клінічних проявів: дифузні головні болі і місцеві болі в області дефекту, що виникають і / або посилюються при зміні атмосферного тиску, температури навколишнього середовища; випинання вмісту черепа в дефект при кашлі, чханні, нахилі голови, фізичній напрузі і т.п. Характерні скарги на боязнь пошкодження мозку через дефект, почуття неповноцінності, а також на косметичні незручності. Особливо тяжкі для постраждалих спотворюють їх великі краніо-орбито-фаціальні дефекти [5].
У хворих з дефектами, придбаними шляхом травматичної дії на кісткову тканину і прилеглі до неї структури, часто виникають епілептичні напади, пірамідні і екстрапірамідні порушення, афазії та інші симптоми (в залежності від локалізації травми мозку). Поява вищевказаних симптомів пов'язано з виниклим рубцевим оболочечно-мозковим процесом в області дефекту. Це підтверджується позитивним ефектом після проведеної краніопластики, в процесі якої виробляється, насамперед, пластика твердої мозкової оболонки (ТМО) і висічення рубців в області дефекту [5].
Використовувані матеріали для краніопластики
В даний час у оперує хірурга є великий вибір, за допомогою чого він буде проводити пластику дефекту. Матеріали, використовувані в краніопластики, підрозділяються на ауто-, алло-і ксенотрансплантати.
Сьогодні немає імпланта, що задовольняє всім цим вимогам, крім власної кістки, тому при первинній операції є важливим зберегти кісткові уламки, які можна використовувати для подальшої реконструкції утворився дефекту черепа. У разі нещасного випадку, таких як втиснутий перелом, можлива реконструкція дефекту отломками за допомогою титанових мініпластін, які з зручністю і легкістю фіксуються гвинтами, до кісткових фрагментів, поєднуючи їх з краєм дефекту. Якщо під час операції є можливість зберегти кістку, то можна використовувати кілька способів консервації, в тому числі і під час операції. До них відносяться: приміщення кістки в підшкірно-жирову клітковину живота або стегна пацієнта. Описано метод вшивання кісткового клаптя в підшкірно-жировий шар тканини на протилежній половині голови. Тому при відсутності протипоказань, в післяопераційному періоді, можливе проведення краніопластики власної кісткою, яка була збережена при первинній операції. Але слід врахувати те, що власна кістка, вміщена в жирову клітковину, зменшується в розмірі вже через 4-6 місяців, за рахунок лізису кісткової тканини.
Альтернативними методами можуть служити екстракорпоральне збереження імплантів в морозильній камері, різних розчинах в поєднанні з термічною і хімічною обробкою.
Також існує метод розщеплених кісткових клаптів, цей метод доцільно використовувати при невеликих розмірах дефекту (до 3-4 см.), Якщо кістковий фрагмент він не був збережений при первинній операції. Суть методу полягає в розшаровуванні кісток склепіння черепа, за допомогою набору коливальних сагиттальних пив і кісткових стамесок [2].
Якщо збереженої кістки недостатньо для оптимального закриття дефекту, то зробити забір фрагментів кісткової тканини можна з ребра або клубової кістки. Недоліки цих методів в тому, що існує високий ризик розсмоктування цих трансплантатів та формування косметичного дефекту в місцях їх забору.
Аутотрансплантат найкращими є для використання в заміщенні кісткових дефектів черепа, так як тільки вони мають схожі хімічні та пластичні властивості, на відміну від будь-яких існуючих трансплантатів.
Застосування аллотрансплантатов для краніопластики має довгу історію. Спочатку використовувалася необроблена трупна кістка, яка в подальшому викликала виражену місцеву реакцію і швидко розсмоктувалася після її трансплантації в наявний дефект. У зв'язку з цим було запропоновано безліч методів обробки (обробка формаліном, гамма-променями, заморожуванням), консервації і стерилізації, що поліпшило результати в післяопераційному періоді. Але все ж, незважаючи на простоту обробки і стерилізації аллотрансплантата, високої стійкості до інфікування, вони мають свої недоліки: юридична складність в отриманні трупної кістки, високий ризик отримання специфічної інфекції, такої як СНІД, сифіліс та / або гепатит [4].
Найбільш поширеним методом вважається ксенопластику з використанням штучних матеріалів [4]. В даний час полімерні і металеві пластини вважаються найпоширенішими і часто використовуваними в практиці. Вони практичні, фізично і хімічно стійкі. Існує багато речовин, з яких створюються імпланти, але деякі з них мають високу токсичність, ризик інфікування, високі фінансові витрати, малу практичність, тому їх використовують при необхідності. Сучасні матеріали, перед використанням в хірургії, повинні відповідати ряду вимог, що пред'являються державним стандартом.
Історія використовуваних полімерних матеріалів в краніопластики починається з 1890 року, коли Fraenkel використовував целулоїд для закриття дефекту черепа [6]. Oppenheimer В. в 1958 році з'ясував, що пластина, що складається з целулоїду, володіє високими канцерогенними властивостями [7]. Широке застосування синтетичних матеріалів в відновної хірургії починається з ХХ століття, коли по всьому світу стала розвиватися хімія полімерів. Придатними до використання для краніопластики стали акрилові пластмаси. Otto Rohm, в 1902 році, зробив перший синтез полиметилметакрилата [8]. Вперше в 1938 році у мавп виконали заміщення дефектів кісток черепа сумішшю полиметилметакрилата [9]. З 1940 року в світі став широко застосовуватися акриловий кістковий цемент [9]. До найпоширеніших полімерних матеріалів можна віднести поліефіркетони (PEK) і вище згадані поліметилметакрилати (PMMA). [4,10,11].
Якщо приводити в приклад протакріловий композит, то він дешевий, термостійкий, інертний і міцний, його зручно заготовлювати і моделювати на пацієнта під час операції, за рахунок його м'якої консистенції вперше хвилини змішування компонентів. Головні його недоліки це виділення не прореагували (непотрібні для формування композиту) продуктів (коли проводиться неправильний розрахунок компонентів) і підвищена екзотермічна реакція, ці недоліки можуть призвести до опіку м'яких тканин і адсорбції токсичних речовин в області дефекту [4].
Щоб уникнути цих ускладнень був впроваджений метод 3D друку прес-форми, при якому створювалася форма для майбутньої пластини і після її стерилізації, залишалося лише встановити в область дефекту. Цей метод значно скорочує час операції, зменшує ризик адсорбції токсичних продуктів і отримання термічного опіку м'яких тканин. Але пластина, отримана з прес-форми, має похибки у відновленні косметичного виду, в зв'язку з чим протакрил став використовуватися рідше [4].
Матеріали з групи поліефіркетонов в зв'язку з високою температурою плавлення виготовляються тільки в прес-формах. Існують відомості в літературі, що поліефірефіркетоновие (PEEK) пластини виготовляють шляхом прямої тривимірної друку за допомогою 3D принтера [10]. До позитивних якостей цієї технології можна віднести хімічну інертність, міцність, еластичність, термостійкість, а також хорошу рентгенопроніцаемость, що знижує появу артефактів при проведенні променевих методів дослідження. Але у поліефіркетона, як і у будь-якого ксенотрансплантата, є свої недоліки: висока вартість порошку для виготовлення пластини, ризик утворення інфекції (в порівнянні з іншими синтетичними і титановими імплантатами), складність в комбінуванні його з іншими речовинами [11,12].
У 1996 році в практику був впроваджений новий синтетичний матеріал реперів. Спочатку він призначався в офтальмології у вигляді штучного кришталика, райдужної оболонки і т.д. Пізніше його стали застосовувати в загальній хірургії для герніопластики [13]. З 2006 року в нейрохірургії стали застосовуватися пластини з реперами. Він являє собою просторово зшитий полімер з олігомерів метакрилова ряду. За допомогою запрограмованих параметрів і фотополімеризації створюється пластина, готова до застосування. За літературними даними, пластина викликає мінімальну локальну запальну реакцію [14]. Його головна позитивна якість в тому, що під час операції пластина може міняти форму, використовуючи стерильний фізіологічний розчин, нагрітий до 80 С [14,15]. Під впливом високої температури пластина з реперами стає м'яка і еластична, що дозволяє моделювати її під дефект пацієнта і за допомогою загального хірургічного інструментарію (ножиць і кусачок) змінювати її розмір і форму [15]. Що стосується міцності, то пластина 10х10 см з кривизною 140 мм, здатна витримати до 15 кг при точковому ударі [14]. Недолік у тому, що при використанні її на складних дефектах, час моделювання під час операції може зайняти від декількох хвилин до декількох годин.
На даний момент, велике перевага віддається металевим імплантатів. Ще в давнину дефекти заміняли дорогоцінними металами: золотом, сріблом, міддю, але в зв'язку з великими фінансовими витратами і здатністю металу піддаватися корозії під шкірним клаптем ці матеріали перестали використовувати. В даний час пластини з титанового сплаву широко використовуються в нейрохірургії. Титан має низьку масу і високу міцність, низьку теплопровідність, корозійну стійкість, середню вартість. Титанові вироби застосовуються як у вигляді фіксують міні-пластин, так і у вигляді сіток. Сітки, як і більшість імплантів, моделюються на пацієнта під час операції. З впровадженням в медицину методу тривимірного друку, титанові пластини використовуються в нейрохірургії як індивідуальні вироби. З титанового порошку за допомогою 3D принтера створюється індивідуальний імплантат. Головним недоліком є наявність артефактів на знімках, зроблених за допомогою променевої діагностики [3,11].
Для наочної ілюстрації позитивних і негативних якостей різних матеріалів, що застосовуються в якості імплантатів, вони зведені в таблицю (Таблиця).
Порівняльна характеристика матеріалів, що застосовуються для краніопластики
матеріал
недоліки
Позитивні якості
Поліефіркетон
Висока вартість матеріалу, складність в комбінуванні;
хімічна інертність, міцність, еластичність, термостійкість, хороша рентгенопроніцаемость, можливість застосування прямої тривимірної друку;
полиметилметакрилат
Висока гипертермическая реакція і токсичність;
термостійкість, хімічна інертність, міцність, дешевизна, можливість моделювання в прес-формі;
Репер
Труднощі моделювання при складних і гігантських дефектах.
розм'якшення при нагріванні понад 80◦С, хімічна інертність;
Титан
Наявність артефактів при променевих методах дослідження.
низька маса і висока міцність, низька теплопровідність, корозійна стійкість, середня вартість, можливість застосування прямої тривимірної друку.
Висновок
В даний час нейрохірурги мають великий вибір матеріалів для закриття дефектів кісток черепа. При невеликих кісткових дефектах можна використовувати поліметилметакрилат, заздалегідь змодельований в прес-формі. Також, можливо використовувати імплантати з реперами або титанової сітки.
З впровадженням в медицину тривимірного друку стало доступним виготовлення індивідуальних імплантатів на основі титану і поліефірефіркетона. Їх використання дозволяє домогтися бажаного косметичного результату, знизити ризики післяопераційних ускладнень, зменшити тривалість оперативного втручання. З огляду на всі недоліки і позитивні якості сучасних імплантатів, використовуваних в нейрохірургії для закриття дефектів кісток черепа, на нашу думку, титан є найкращим варіантом, так як його можна використовувати при дефектах різної площі та складності.
Найбільш просунутими і досконалими є імплантати, виготовлені з порошкового титану шляхом тривимірного друку методом адитивних технологій, які дозволяють закривати кісткові дефекти будь-якої складності і локалізації та розмірів з хорошим косметичним ефектом.
бібліографічна ПОСИЛАННЯ
Ступак В.В., Мішин С.В., Садовій М.А., Копорушко Н.А., Мамонова Є.В., Панченко О.О., Красовський І.Б. СУЧАСНІ МАТЕРІАЛИ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ДЛЯ ЗАКРИТТЯ ДЕФЕКТІВ КІСТОК ЧЕРЕПА // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2017. - № 4 .;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26626 (дата звернення: 09.07.2019).
Пропонуємо вашій увазі журнали, что видають у видавництві «Академія природознавства»
(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)
Ru/ru/article/view?