可吸收材料在口腔颌面创伤中的应用进展

郑 海综述,汤 炜审校

(1.重庆市大足县人民医院口腔科 402360;2.四川大学华西口腔医院创伤整形外科,四川成都 610041）

切开复位内固定术(open reduction and internal fixation,ORIF)是治疗颌面部骨折的常规方法,钛板内固定系统最为常用[1]。但近年来金属内固定材料潜在缺点逐渐为人们所认识,随着技术的发展,可吸收内固定材料已逐渐应用于临床[2]。本文就可吸收内固定材料的特点、临床应用及应用前景作一综述。

1 可吸收材料发展历史

由于钛金属作为传统金属内固定材料用于口腔颌面创伤存在植入后不适、二次手术取出及干扰CT扫描等问题,使可吸收内固定材料替代传统金属内固定材料成为颌骨骨折治疗的重要趋势[3-4]。

Ku lkarni首先报道了由聚乳酸化合物制成的接骨板和螺钉的应用。应用于口腔颌面部创伤的第一种商业可吸收材料是Lactosorb公司生产的聚左旋乳酸(po ly-L-lactic acid,PLLA)和聚乙醇酸(polyg lyco lic acid,PGA)的共聚物。目前常用的材料还有聚乳酸(polylactic acid,PLA)、聚内消旋乳酸(poty-D,L-lactide acid,PDLLA)和聚二恶烷酮(po lydioxanone,PDS)等。有研究表明,在临床表现上,PLLA、PDLLA及PLA共聚物较单一PLA或PGA性能更为优越,这一方面可能由于单用PLA或PGA会产生与之相关的不良反应;另一方面,不同材料的降解速率不一,如PLLA降解比PDLLA慢,而PDS的降解比PLA快。M iller等[5]通过对PLA、PGA及其共聚物的研究发现PGA在人体内的降解速率比PLA高,共聚后会加速其降解。因此,目前常见的可吸收材料多为复合材料。

2 可吸收材料的特点

目前对可吸收材料特点的研究主要集中在机械强度、降解速率及是否发生炎症反应等方面[6]。

2.1 机械强度 可吸收材料的机械强度不足主要体现在抗弯曲性能和抗剪切性能两个方面。Bay ram等[7]分别对山羊的单侧下颌骨模型进行实验研究,比较钛板固定材料与可吸收固定材料在下颌角骨折固定中的稳定性,结果发现钛板比可吸收材料承受更多的咬合负载;在模拟咀嚼中,钛板固定组的下颌角骨折的稳定性明显高于可吸收材料组。

Kosaka等[8]在术后1个月内发现2例患者植入的可吸收板出现折断。他们认为这并非植入物受外力冲击所致,而是螺纹结构和钉孔之间不相称而引起螺钉的松动和扭转,使螺纹以波浪状的方式变形,最终造成接骨板破裂和折断。因此,他们建议在使用可吸收材料时,特别是在面部骨骼的应力承受区,为避免削弱植入材料的稳定性,在每个单独的骨段上使用2个或2个以上的螺钉应作为内固定技术的一项原则。此外,在面部骨骼及颧眶区,作者建议采用2块以上接骨板的三维固定,并考虑配合颌间固定以增强其在应力承受区的初始稳定性。为提升可吸收材料的机械强度,在20世纪80年代后期,芬兰Tampere工业大学生物材料实验室首先研究了自身增强型(self-reinforced,SR)PLA复合材料,SR材料目前已有SR-PLA、SR-PGA及SR-PLLA等多种类型。Yerit等[9]对不同类型下颌骨骨折使用这种可吸收材料进行手术,术后随访发现,与传统的内固定钛板相比,SR可吸收材料也是一种可靠、有效的选择。

2.2 降解速率 可吸收材料的降解速率不理想会导致其与骨折愈合速率不同步。降解过快使固定强度不足而致二次骨折,降解过慢又影响骨愈合。Vasenius等[10]曾采用表面涂覆一层缓慢降解聚合物的方法降低SR-PGA的降解速率,并获得了成功。

2.3 炎症反应 可吸收材料在降解时释放的酸性产物与非感染性炎症和非特异性异物反应有关。Prokop等[11]发现可吸收板降解产物为酸性,意味着在其降解期间,骨折区一直处于低pH值状态。这种环境易引起局部炎症,甚至可能影响成骨细胞活性。段宏等[12]在实验中发现,PDLLA一般在植入人体内8～12周开始明显降解并出现降解颗粒,这可能导致局部炎症反应。但Cohen等[13]却认为这种反应轻微,且为一过性,一般不须特殊处理。而Bell和Kindsfater[14]研究了59例使用可吸收材料的患者,其中1例颧骨和上颌骨复杂骨折的患者术后出现了无菌脓肿,但最终愈合良好。这些研究表明,使用可吸收材料后其并发症的发生率较低。

3 可吸收材料适用范围

原有观点认为可吸收材料在成年患者口腔颌面部骨折的应用旨在治疗颧骨颧弓骨折,因为这是面部骨骼的一个低应力区。近年来不少文献表明,只要适应证掌握合适,也可用于成年患者的其他颌骨骨折。如SR-PLLA材料可用于下颌骨前份骨折的固定和矢状截骨术;聚乳酸-羟基乙酸(po ly-lactideco-g lyco lic acid,PLGA)可用于矢状劈开下颌支截骨术中的固定。而PLGA螺钉与接骨板已在颏成形术中取得满意的固位效果,在术后6个月随访中没有发现不稳定的现象[15]。可吸收材料能为患儿提供有效的骨折固定和良好的愈合,对其骨骼生长发育无不良影响,也能避免为取出植入物而进行二次手术[16]。

4 可吸收材料的最新进展

可吸收材料的成功应用毋庸置疑要归功于技术的发展。未来可吸收材料的进步会为口腔颌面部骨折手术提供更安全、舒适的选择。

4.1 缓释系统 将可吸收植入物作为药物的缓释系统,用于释放生长因子以刺激成纤维细胞增殖或受损组织再生。如富含生长因子的水凝胶支架[17]诱导骨再生,它被视为一种增强骨缺损修补手术效果的理想外科工具。随着技术的发展,内置胰岛素泵、抗生素泵、富含生长因子的水凝胶支架以及能不断释放骨形成蛋白或成纤维生长因子-2(fibrob last grow th factor-2,FGF-2)的可吸收内固定材料的临床应用将是医学材料发展的方向[18]。

4.2 超声辅助的“钉”内固定技术 超声辅助的“钉”内固定技术是一种相对新型的接骨技术。在传统螺钉固定中,其稳定性是基于螺纹嵌入钉洞后的互相锁结。超声辅助的“钉”通过可吸收材料与骨小梁的的融合,并与接骨板相互锁结达到稳定固位。无论密质骨或松质骨的内固定,使用这项新技术都比传统螺钉固定更稳定[19]。

Eckelt等[20]所用的Sonic Welds系统就是基于该技术而开发的新型内固定系统,其中“钉”的主要成分是PDLLA。这项技术操作简单,不需要螺钉嵌入,能减少操作时间50%,同时,这些“钉”不会在转矩力作用下暴露,避免了植入材料的折断。通过体外实验证实了使用超声辅助的“钉”内固定技术能达到与常规钛板固定材料相同水平的复合强度。

4.3 自由形态的接骨板 近年来出现了名为“自由板”的一种新型可吸收内固定系统。自由板与传统的可吸收接骨板有实质区别。这种新型板在热水(55～70℃)中加热后,可被切割成所需大小和形状,并与骨表面外形相贴合。术者可以通过引导孔在合适的角度及位置钻洞。这种新型接骨板可提供与传统可吸收板至少同样有效的固定[21]。

目前可吸收内固定材料价格昂贵,在国内让一般家庭难以承受[22]。相信随着材料科学、制造工艺的发展以及临床经验的不断积累,强度、大小及降解速率理想,且操作简便、价格适中的可吸收内固定材料将被开发出来,为口腔颌面部骨折患者带来福音。

[1] 张益,何黎升.关注颅颌面交通事故伤——加强宏观研究,提高防治水平[J].中国口腔颌面外科杂志,2006,4(6):403-407.

[2] 汪湛,陈文君,袁建房.自身增强型可吸收内固定系统在颌面骨折中的应用[J].大理学院学报:综合版,2009,8(6):42-44.

[3] W ittw er G,Adeyemo W L,Voracek M,et al.An evaluation o f the clinical application of three different biodegradab le osteosynthesismaterials for the fixation o f zygomatic fractures[J].Oral Surg Oral Med Oral PatholOral Radiol Endod,2005,100(6):656-660.

[4] Ku lkarniRK,M oore EG,H egyeli AF,et al.Biodegradable poly(lactic acid)polymers[J].JBiomed Mater Res,1971,5(3):169-181.

[5] M iller RA,Brady JM,Cutright DE.Degradation rates o f oral resorbable implants(poly lactates and polyglycolates):rate modification with changes in PLA/PGA copo lymer ratios[J].JBiomed M ater Res,1977,11(5):711-719.

[6] Mukerji R,M ukerjiG,M cGurk M.Mandibu lar fractures:H istorical perspective[J].Br J O ral M axillo fac Surg,2006,44(3):222-228.

[7] Bayram B,A raz K,Uckan S,et al.Com parison of fixation stability of resorbable versus titanium plate and sc rews in mandibu lar ang le fractures[J].J O ral M axillo fac Surg,2009,67(8):1644-1648.

[8] Kosaka M,Uemura F,Tomemori S,et al.Scanning electronm icroscopic observations o f'fractured'biodegradable p lates and screw s[J].J Craniomaxillo fac Surg,2003,31(1):10-14.

[9] Yerit KC,Enislidis G,Schopper C,et al.Fixation o fmandibular fractures with biodegradab le p lates and screws[J].Oral Surg O ralMed Oral Pathol Oral Radiol Endod,2002,94(3):294-300.

[10]Vasenius J,Vainionp S,Vihtonen K,et al.Biodegradable self-reinforced polyglycolide(SR-PGA)composite rods coated with slow ly biodegradab le po lymers for fracture fixation:strength and strength retention in vitro and in vivo[J].CLIN M ATER,1989,4(4):307-317.

[11]Prokop A,Jubel A,He lling H J,etal.Soft tissue reactions o f differentbiodegradab lepolylactide im plants[J].Biomaterials,2004,25(2):259-267.

[12]段宏,宋跃明,彭智,等.骨科聚乳酸钉对骨折愈合影响的实验研究[J].生物医学工程学杂志,2000,17(4):376-379.

[13]Cohen SR,H olmes RE,Amis P,etal.Tacks:a new technique for craniofacial fixation[J].JCraniofac Surg,2001,12(6):596-602.

[14]Be ll RB,Kindsfater CS.The use of biodegradab le p lates and screw s to stabilize facial fractures[J].JOralMaxillofac Surg,2006,64(1):31-39.

[15]Edwards RC,K iely KD,Epp ley BL.Resorbab le fixation techniques for geniop lasty[J].J O ral M axillo fac Surg,2000,58(3):269-272.

[16]Canado RP,Cardoso ES,Bourguignon Filho AM,et al.Effects o f the Lac toSorb bioabsorbab le p lates on the craniofacial development of rabbits:direct morphometric analysis using linear measurements[J].Int JO ral Maxillofac Surg,2006,35(6):528-532.

[17]Rasubala L,Yoshikawa H,Nagata K,et al.Platelet-derived grow th factor and bone morphogenetic p rotein in the healing ofmandibu lar fractures in rats[J].Br JO ra l Maxillofac Surg,2003,41(3):173-178.

[18]Guo S,Wang J,Fan C,et al.Manufacture and biocompatibility study of poly-D,L-lactic acid p late containing rh-BM P-2[J].Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi,2008,22(2):173-117.

[19]Ford TC,Brow n K,Mereau T,et al.NuGen Fx bioabsorbable screw s:a p relim inary report of their use in foot surgery[J].JAm Podiatr M ed Assoc,2006,96(1):73-77.

[20]Eckelt U,Nitsche M,Müller A,et al.U ltrasound aided pin fixation o f biodegradable osteosynthetic materials in cranioplasty for infants with craniosynostosis[J].J Cra-niomaxillofac Surg,2007,35(4/5):218-221.

[21]Vnen P,Nurm i JT,Lappalainen R,et al.Fixation properties of a biodegradable“free-form” osteosynthesis plate with screw s w ith cut-off screw heads:biomechanical evaluation over 26 w eeks[J].Oral Surg Oral Med Oral Patho l O ral Radiol Endod,2009,107(4):462-428.

[22]Ahmad J,Raikin SM,Pour AE,etal.Bioabsorbab le screw fixation of the syndesmosis in unstable ank le injuries[J].Foot Ank le Int,2009,30(2):99-105.