PEEK - Material avançado para cranioplastia

Cranioplastia refere-se à operação de preenchimento e reparo do crânio defeituoso com vários materiais de reparo. Atualmente, é uma das operações de neurocirurgia mais rotineiras e pode ser realizada em muitos hospitais primários. Estudos têm comprovado que a cranioplastia não só restaura a forma da cavidade craniana, mas também alcança o efeito de restauração estética e desempenha um papel importante na recuperação da função neurológica do paciente.

A cranioplastia é uma técnica médica com uma longa história. Nossos ancestrais já haviam realizado tentativas médicas semelhantes há milhares de anos. O Museu de Osteologia em Oklahoma, EUA, possui uma coleção de um guerreiro do Peru de 2.000 anos atrás. O crânio do guerreiro foi ferido em batalha, e uma placa de metal foi implantada na ferida para reparar a fratura.

Com o rápido desenvolvimento do nível industrial, da ciência e tecnologia, e dos métodos de diagnóstico e tratamento, a cranioplastia tornou-se uma operação relativamente comum e rotineira na neurocirurgia. Durante esse processo, os materiais de cranioplastia também passam pelas seguintes etapas:

Material ósseo xenógeno

Em 1668, o doutor van Meekeren usou tecido ósseo canino para reparar um defeito no crânio humano, que foi o primeiro xenógeno documentado no mundo. Posteriormente, o uso de tecidos ósseos como de macacos, coelhos e bovinos para transplante em humanos surgiu um após o outro. Além de complicações comuns, como infecção pós-transplante e reabsorção óssea, o transplante de osso xenógeno frequentemente causa danos secundários aos pacientes devido à grande rejeição imune dos materiais xenógenos pelo corpo humano.

Enxerto ósseo autólogo

Em 1821, o doutor Vonwalther realizou o primeiro enxerto ósseo autólogo do mundo para reparar defeitos no crânio. Em 1867, o doutor Lollier propôs o papel importante do periósteo na regeneração óssea. Posteriormente, houve um grande número de relatos na literatura sobre o reparo de defeitos no crânio com retalhos autólogos, placas ósseas mandibulares externas, costelas, cristas ilíacas e retalhos de fíbula. Costelas autólogas transformadas em tiras ou pó são adequadas para reparar pequenos defeitos no crânio. Atualmente, a reparação óssea autóloga ainda é o padrão ouro para a reconstrução craniana. O tecido ósseo autólogo tem boa osteocondutividade e histocompatibilidade, não apresenta rejeição e baixa taxa de exposição óssea pós-operatória. Aumento do trauma secundário, alta taxa de reabsorção óssea do osso enxertado e outros problemas limitam a aplicação clínica.

Osso alogênico

O grande número de soldados na Primeira Guerra Mundial e na Segunda Guerra Mundial que sofreram defeitos no crânio devido a tiros e explosões levou a avanços significativos nos métodos de reparo de defeitos no crânio. No início do século XX, houve relatos de usar transplantes de crânio de cadáveres humanos para reparar defeitos no crânio. Os materiais alogênicos geralmente são obtidos de retalhos ósseos de outras pessoas, o que pode resolver o problema de osso autólogo insuficiente em pacientes com grandes defeitos no crânio em certo grau e atender às necessidades clínicas. Para reduzir a reação de rejeição, métodos como radiação e esterilização a vapor de alta pressão são comumente usados para tratar o osso alogênico. Por causar grande trauma ao doador e envolver muitas questões éticas, a aquisição de materiais alogênicos tem sido raramente usada atualmente.

Materiais poliméricos

Polimetilmetacrilato

Este material é forte, estável, resistente ao calor e pode ser penetrado por raios-X. Também é chamado de cimento ósseo porque sua resistência é semelhante à dos ossos humanos. No entanto, é frágil e propenso a rachaduras quando impactado por forças externas, por isso raramente é usado sozinho em reparos cranianos. Comparado ao osso autólogo, o polimetil metacrilato carece de porosidade e não pode ser infiltrado e envolvido por novo tecido após ser implantado no crânio. É propenso a infecções após a operação e é menos usado atualmente. Além disso, por ser difícil de ser compatível com o tecido circundante e não crescer com o crânio, é proibido ser usado como material de reparo para defeitos no crânio de crianças.

Hidroxiapatita

Sua estrutura molecular e relação cálcio-fósforo são muito semelhantes aos componentes inorgânicos em ossos normais, e pertence a cerâmicas cálcio-fósforo. A hidroxiapatita possui boa biocompatibilidade, osteocondutividade e osteoindutividade. Após ser implantada no corpo, cálcio e fósforo serão liberados da superfície do material para serem absorvidos pelos tecidos corporais e induzir o crescimento de novo tecido ósseo. Através da tecnologia CAD/CAM, a hidroxiapatita pode ser pré-fabricada em implantes personalizados de acordo com o tamanho e a forma do defeito antes da operação, mas o principal problema é que a fixação do parafuso intraoperatório e a força externa pós-operatória podem quebrá-la, resultando em uma maior taxa de infecção pós-operatória. Além disso, a hidroxiapatita se degrada muito rapidamente no corpo, então é geralmente usada para reparar pequenos defeitos ósseos deixados por perfurações no crânio, e grandes defeitos no crânio precisam ser fixados com tela de titânio.

Borracha de silicone

Um material não metálico amplamente utilizado em cranioplastia no final do século passado. Tem as vantagens de corte e fixação fáceis, boa compatibilidade com tecidos e baixo custo. Mas suas desvantagens são que o material é mais espesso, a textura é mais macia, a resistência é fraca e as bordas não aderem facilmente e podem se deformar facilmente. O material instável pode causar facilmente fluido subcutâneo ou infecção, deslocamento, viragem e exposição. O uso de silicone para reparo é difícil de alcançar estabilidade oportuna e efeitos de suporte de longo prazo, então a borracha de silicone está sendo gradualmente eliminada.

Material de enxerto metálico

Os metais que podem ser usados para cranioplastia incluem principalmente ouro, prata, alumínio, titânio, etc. O alumínio não é mais usado como material metálico para enxertos ósseos, pois se dissolve com o tempo e pode irritar o tecido nervoso no cérebro e induzir epilepsia. O ouro, embora eficaz como material restaurador, não é amplamente utilizado por causa de sua textura macia e por não ser rentável. O crânio reparado com placas de prata é propenso a reações oxidativas com o tecido cutâneo circundante, causando a mudança de cor do retalho de pele. Além disso, a prata pura é macia e tem pouca resistência a forças externas. Deforma-se após ser estressada, danificando assim os tecidos e nervos intracranianos. O titânio começou a ser usado na cranioplastia na década de 1950. O material feito de titânio é seguro, tem alta resistência e é forte em resistência a ácidos e álcalis, e raramente produz rejeição no corpo humano, então é amplamente usado na prática clínica atualmente. No entanto, o metal de titânio tem brilho alto em imagens de CT ou MRI pós-operatórias. Se hematoma ou tumor ocorrer perto do implante intracraniano após a cirurgia, é difícil julgar na imagem. Além disso, como o titânio é um material metálico com boas propriedades de transferência de calor, pode causar danos aos tecidos cerebrais intracranianos e nervos em um ambiente externo de alta temperatura. Portanto, o metal de titânio ainda não é o material mais ideal para cranioplastia.

PEEK

A polieteretercetona (PEEK), como um polímero linear aromático policíclico semi-cristalino, foi usada pela primeira vez em implantes clínicos em 1998, principalmente em substituições de coluna e quadril, devido à sua força, durabilidade. Devido às excelentes propriedades exibidas na combinação de resistência, rigidez e resistência, o uso na medicina clínica continua a se expandir. Em 2007, foi relatada pela primeira vez a experiência de usar material PEEK na reconstrução de defeitos fronto-orbitais em cirurgia maxilofacial, fazendo com que o material PEEK fosse gradualmente reconhecido pelos neurocirurgiões.

A principal vantagem do material PEEK é que os limites de elasticidade e resistência são muito próximos aos do osso cortical, tornando-o uma opção valiosa para a reconstrução de defeitos cranianos. O PEEK tem resistência e dureza similares ao osso cortical, e é altamente inerte, o que basicamente exclui a liberação de substâncias citotóxicas causadas por fatores de decomposição mecânica ou química. Além disso, devido à estabilidade estrutural do material PEEK em altas temperaturas, ele pode ser esterilizado por calor úmido ou seco sem deformação. Sua condutividade térmica extremamente baixa reduz a possibilidade de danos aos tecidos cerebrais intracranianos e aos tecidos nervosos causados por mudanças na temperatura externa, e não afetará os resultados de exames de imagem dos pacientes. Além disso, o material polieteretercetona também pode ser transformado em um material moldável quase idêntico à curvatura biológica do crânio do paciente por meio da combinação de varredura em camadas finas de CT e tecnologia de impressão 3D computadorizada, tornando o crânio mais bonito após o reparo. No entanto, o preço dos materiais de polieteretercetona é relativamente alto, o que é difícil para alguns pacientes aceitarem. Portanto, sob a premissa de não considerar o fator preço, o material de polieteretercetona é considerado o material mais ideal para a cranioplastia.

O material de polieteretercetona (PEEK) de grau médico, autodesenvolvido e produzido pela ARKMED ARK-BioPEEK, possui excelente desempenho e preço baixo, sendo adequado para a reparação e implantação de defeitos no crânio.