PEEK - Material avanzado para cranioplastia

La craneoplastia se refiere a la operación de rellenar y reparar el cráneo defectuoso con varios materiales de reparación. Actualmente, es una de las operaciones más rutinarias en neurocirugía y se puede realizar en muchos hospitales primarios. Los estudios han demostrado que la craneoplastia no solo restaura la forma de la cavidad craneal, sino que también logra el efecto de restaurar la estética y juega un papel importante en la recuperación de la función neurológica del paciente.

La craneoplastia es una técnica médica con una larga historia. Nuestros antepasados ya habían realizado intentos médicos similares hace miles de años. El Museo de Osteología en Oklahoma, EE. UU., tiene una colección de un guerrero de hace 2,000 años en Perú. El cráneo del guerrero resultó herido en batalla y se implantó una placa de metal en la herida para reparar la fractura.

Con el rápido desarrollo del nivel industrial, la ciencia y la tecnología, y los métodos de diagnóstico y tratamiento, la craneoplastia se ha convertido en una operación relativamente común y rutinaria en neurocirugía. Durante este proceso, los materiales de craneoplastia también pasan por las siguientes etapas:

Material óseo xenoinjerto

En 1668, el doctor van Meekeren utilizó tejido óseo canino para reparar un defecto en el cráneo humano, siendo el primer xenoinjerto documentado en el mundo. Posteriormente, aparecieron uno tras otro el uso de tejidos óseos de simios, conejos y ganado para ser trasplantados a humanos. Además de complicaciones comunes como infección post-trasplante y absorción ósea, el trasplante óseo xenogénico a menudo causa daño secundario a los pacientes debido al gran rechazo inmunitario de los materiales xenogénicos por parte del cuerpo humano.

Injerto óseo autólogo

En 1821, el doctor Vonwalther realizó el primer injerto óseo autólogo del mundo para reparar defectos en el cráneo. En 1867, el doctor Lollier propuso el papel importante del periostio en la regeneración ósea. Posteriormente, ha habido una gran cantidad de informes en la literatura sobre la reparación de defectos craneales con colgajos óseos autólogos, placas externas mandibulares, costillas, crestas ilíacas y colgajos de peroné. Las costillas autólogas hechas en tiras o polvo son adecuadas para reparar pequeños defectos en el cráneo. En la actualidad, la reparación ósea autóloga sigue siendo el estándar de oro para la reconstrucción craneal. El tejido óseo autólogo tiene buena osteoconductividad y histocompatibilidad, no hay rechazo y una baja tasa de exposición ósea postoperatoria. Aumenta el trauma secundario, la alta tasa de absorción ósea del hueso injertado y otros problemas, limitando su aplicación clínica.

Hueso de injerto alogénico

El gran número de soldados en la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial que sufrieron defectos en el cráneo por disparos y explosiones llevaron a avances significativos en los métodos de reparación de defectos craneales. A principios del siglo XX, hubo informes sobre el uso de trasplantes de cráneos de cadáveres humanos para reparar defectos craneales. Los materiales alogénicos suelen obtenerse de colgajos óseos de otras personas, lo que puede resolver el problema de hueso autólogo insuficiente en pacientes con grandes defectos craneales en cierta medida y satisfacer las necesidades clínicas. Para reducir la reacción de rechazo, se usan comúnmente métodos como radiación y esterilización por vapor a alta presión para tratar el hueso alogénico. Debido a que la adquisición de materiales alogénicos causará un gran trauma al donante e involucrará muchos problemas éticos, actualmente se usa raramente.

Materiales poliméricos

Polimetilmetacrilato

Este material es fuerte, estable, resistente al calor y puede ser penetrado por rayos X. También se le llama cemento óseo porque su resistencia es similar a la de los huesos humanos. Sin embargo, es frágil y propenso a agrietarse cuando es impactado por fuerzas externas, por lo que rara vez se usa solo en reparaciones craneales. En comparación con el hueso autólogo, el polimetilmetacrilato carece de porosidad y no puede ser infiltrado y envuelto por nuevo tejido después de ser implantado en el cráneo. Es propenso a la infección después de la operación y se usa menos en la actualidad. Además, debido a que es difícil ser compatible con el tejido circundante y no puede crecer con el cráneo, está prohibido su uso como material de reparación para defectos craneales en niños.

Hidroxiapatita

Su estructura molecular y relación calcio-fósforo son muy similares a los componentes inorgánicos en los huesos normales, y pertenece a las cerámicas de calcio-fósforo. La hidroxiapatita tiene una buena biocompatibilidad, osteoconductividad y osteoinductividad. Después de ser implantada en el cuerpo, el calcio y el fósforo se liberarán desde la superficie del material para ser absorbidos por los tejidos corporales e inducir el crecimiento de nuevo tejido óseo. A través de la tecnología CAD/CAM, la hidroxiapatita puede ser pre-fabricada en implantes personalizados de acuerdo al tamaño y forma del defecto antes de la operación, pero el problema principal es que la fijación de tornillos intraoperatorios y la fuerza externa postoperatoria pueden romperlo fácilmente, causando una mayor tasa de infección postoperatoria. Además, la hidroxiapatita se degrada demasiado rápido en el cuerpo, por lo que generalmente se usa para reparar pequeños defectos óseos dejados por perforaciones en el cráneo, y los grandes defectos craneales necesitan ser fijados con una malla de titanio.

Caucho de silicona

Un material no metálico ampliamente utilizado en craneoplastia a fines del siglo pasado. Tiene las ventajas de corte y fijación fáciles, buena compatibilidad con los tejidos y bajo costo. Pero sus desventajas son que el material es más grueso, la textura es más suave, la resistencia es baja y los bordes no son fáciles de adherir y se deforman fácilmente. El material inestable puede causar fácilmente fluido subcutáneo o infección, desplazamiento, inversión y exposición. El uso de gel de sílice para reparaciones es difícil de lograr estabilidad o efectos de soporte a largo plazo, por lo que el caucho de silicona se está eliminando gradualmente.

Material de injerto metálico

Los metales que se pueden utilizar para craneoplastia incluyen principalmente oro, plata, aluminio, titanio, etc. El aluminio ya no se utiliza como material metálico para injertos óseos, ya que se disuelve con el tiempo y puede irritar el tejido nervioso en el cerebro e inducir la epilepsia. El oro, aunque es efectivo como material restaurador, no se usa ampliamente debido a su textura suave y falta de rentabilidad. El cráneo reparado con placas de plata es propenso a reacciones oxidativas con el tejido cutáneo circundante, causando un cambio de color en el colgajo cutáneo. Además, la plata pura es blanda y tiene poca resistencia a las fuerzas externas. Se deforma después de ser sometida a estrés, dañando así los tejidos y nervios intracraneales.

PEEK

El polieteretercetona (PEEK), como polímero lineal aromático policíclico semicristalino, se utilizó por primera vez en implantes clínicos en 1998, principalmente en reemplazos de columna y cadera, debido a su resistencia, durabilidad y excelentes propiedades en combinación con resistencia, rigidez y tenacidad. El uso en medicina clínica continúa expandiéndose. En 2007, se informó por primera vez la experiencia de usar material PEEK en la reconstrucción de defectos fronto-orbitales en cirugía maxilofacial, lo que hizo que el material PEEK fuera gradualmente reconocido por los neurocirujanos.

La principal ventaja del material PEEK es que los umbrales de elasticidad y resistencia son muy cercanos a los de los huesos corticales, lo que lo convierte en una opción valiosa para la reconstrucción de defectos craneales. El PEEK tiene una resistencia y dureza similar a los huesos corticales, y es altamente inerte, lo que básicamente excluye la liberación de sustancias citotóxicas causadas por factores de descomposición mecánicos o químicos. Además, debido a la estabilidad estructural del material PEEK a altas temperaturas, se puede esterilizar con calor húmedo o seco sin deformación. Su conductividad térmica extremadamente baja reduce la posibilidad de daño a los tejidos cerebrales intracraneales y a los tejidos nerviosos causados por cambios en la temperatura externa, y no afectará los resultados de los exámenes de imagen de los pacientes. Además, el material polieteretercetona también se puede convertir en un material moldeable que es casi idéntico a la curvatura biológica del cráneo del paciente mediante la combinación de escaneo CT de capa delgada y tecnología de impresión 3D, haciendo que el cráneo sea más hermoso después de la reparación. Sin embargo, el precio de los materiales de polieteretercetona es relativamente alto, lo que es difícil de aceptar para algunos pacientes. Por lo tanto, bajo la premisa de no considerar el factor precio, se considera que el material de polieteretercetona es el más ideal para la craneoplastia.

El material de polieteretercetona (PEEK) de grado médico autodesarrollado y producido por ARKMED ARK-BioPEEK tiene un excelente rendimiento y un precio bajo, y es adecuado para la reparación e implantación de defectos craneales.