مواد کاربردی در کرانیوپلاستی

کرانیوپلاستی نوعی جراحی تکمیلی برای برطرف کردن نقایص جمجمه است. هدف این جراحی علاوه بر زیبایی و کاهش فشارهای روانی، محافظت از مغز هم هست. در گذران تاریخ از مواد مختلفی برای کرانیوپلاستی استفاده می‌شد. هم‌زمان با پیشرفت‌های علمی، مواد و تکنیک‌های مورد استفاده توسط جراحان هم تکامل یافته تر شدند و البته هنوز هم تحقیقات در مورد جایگزینی‌های بیولوژیکی و غیر بیولوژیکی با هدف توسعه ایده‌آل مواد مورد استفاده در کرانیوپلاستی ادامه دارد. در این مطلب به بررسی این مواد خواهیم پرداخت. 

تاریخچه کرانیوپلاستی و تاثیر آن در استفاده از مواد مختلف

قدمت کرانیوپلاستی به 7000 سال قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. در طول تاریخ جراحی از مواد گوناگونی برای کرانیوپلاستی استفاده شده است. تحقیقات باستان‌شناسی نشان دادند که استفاده از مواد غیرآلی در این نوع جراحی پیش از استفاده از مواد آلی آغاز شده بود. 

نمونه‌ای از کرانیوپلاستی مربوط جمجمه‌ای با قدمت 2000 سال قبل از میلاد است. این جمجمه دارای نقص پیشانی چپ بوده که با یک صفحه از جنس طلا با ضخامت یک میلی‌متر اصلاح شده بود. البته این نشان می‌داد که شخص بیمار ثروتمند بود. در مورد افراد معمولی جامعه از کدو برای ترمیم جمجمه استفاده می‌شود. 

 همگام با تکامل فناوری‌های پزشکی، مواد جدیدتری توسط جراحان مورد استفاده قرار گرفت. اما مهم است که این ماده ویژگی‌های به خصوصی داشته باشد. این ویژگی‌ها عبارت‌اند از:

• با بخش ناقص جمجمه تطابق داشته باشد و کل محل را پوشش دهد. 
• قابلیت Radiolucency داشته باشد.
• در برابر عفونت مقاوم باشد.
• در اثر گرما منبسط نشود. 
• مقاوم به فرایندهای بیومکانیکی باشد.
• شکل‌دهی آن آسان باشد. 
• گران نباشد و آماده برای استفاده باشد.

البته هیچ ماده‌ای وجود ندارد که تمام این ویژگی‌ها را یک جا داشته باشد ولی ممکن است بعضی از مواد کاربردی در کرانیوپلاستی بخش بیشتری از این خصوصیات را داشته باشند. 

مواد کاربردی در کرانیوپلاستی همگام با تاریخ 

ژنوگرافت (Xenografts)

ژنوگرافت استفاده از استخوان حیوانات برای کرانیوپلاستی است. در سال 1668 پزشکان از استخوان سگ برای کرانیوپلاستی استفاده کردند. بعد از آن استخوان میمون، غاز، خرگوش، گوساله و عقاب هم مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1901 از شاخ گاو، شاخ گاومیش و عاج با نتایج رضایت‌بخش استفاده شد.

آلوگرافت (Allograft)

اولین بار در سال 1915 از غضروف یک جسد (آلوگرافت) برای جراحی کرانیوپلاستی استفاده شد. با توجه به این که غضروف به خوبی قابل قالب‌گیری و مقاوم در برابر عفونت بود؛ تصور می‌شد که به خوبی کار کند. ولی بعدها مشخص شد که مقاومت کافی ندارد و کلسیفیکاسیون قابل توجهی اتفاق نمی‌افتد. به همین دلیل آلوگرافت ماده‌ای ضعیف برای کرانیوپلاستی بود. 

پیوند استخوان اتولوگ

اولین بار پیوند استخوانی اتولوگ از طریق فلپ جمجمه در سال 1821 انجام شد و در سال 1889 از استخوان درشت نی برای پوشاندن نقص استخوان آهیانه چپ استفاده شد. ولی در کل جایگزینی فلپ استخوان اتولوگ روشی است که به طور سنتی در کرانیوپلاستی ترجیح داشته می‌شود. چون در این روش میزان مواد خارجی وارد شده به بدن کاهش پیدا می‌کند و فلپ استخوان به راحتی توسط استخوان جمجمه پذیرفته می‌شود. اما در مورد استخوان درشت نی چون دو عمل جراحی نیاز است و خطر شکستگی استخوان هم بالاست، مورد تایید قرار نگرفت.

مواد مصنوعی (Synthetic Materials)

استفاده از مواد مصنوعی در کرانیوپلاستی گزینه‌ای برای جلوگیری از عوارض تحلیل استخوان، عفونت، صدمات به بخش استخوانی اهدا کننده و کاهش قابلیت انعطاف‌پذیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. مواد مصنوعی کاربردی در کرانیوپلاستی چندین جنس دارند. 

فلزات

فلزات از دوران باستان برای جراحی‌ها استفاده می‌شدند. آنها قوی و قابل استریل هستند و انعطاف‌پذیری بالایی دارند. در اواخر دهه 1800 آلومینیوم از جمله مواد مورد استفاده در کرانیوپلاستی بود. اما این فلز مستعد ابتلا به عفونت بود و باعث تحریک بافت‌های اطراف خود و ایجاد التهاب می‌شد. طلا به عنوان جایگزینی برای آلومینیوم انتخاب شد. طلا واکنش بافتی نداشت ولی گران و نرم بود. در سال 1903 نقره مورد استفاده قرار گرفت ولی اکسید نقره در کنار بافت‌های اطراف واکنش نشان می‌داد و باعث تغییر رنگ پوست می‌شد. علاوه بر این نقره هم نرم بود. در طول جنگ جهانی دوم تانتالوم جایگزین نقره شد. تانتالوم علاوه بر بی اثر بودن و غیر قابل جذب بودن، در برابر واکنش بافتی، خوردگی و عفونت نیز مقاوم بود. ولی تهیه آن دشوار، گران و متاسفانه هادی خوب گرما بود و سبب انتقال گرما به سر و سردرد می‌شد. به همین دلیل پزشکان دنبال جایگزین دیگری گشتند. 

متیل متاکریلات (Methyl Methacrylate)

متیل متاکریلات (MMA) در سال 1939 کشف شد و به طور گسترده‌ای در دهه 1940 مورد آزمایش قرار گرفت. MMA مقاومت فشاری و تنش بهتری نسبت به هیدروکسی آپاتیت دارد. این ماده بدون واکنش در بافت زیرین به ماده دورا می‌چسبد و مقاوم در برابر حرارت است. علی‌رغم این مزایا، متیل متاکریلات در معرض خطر اکستروژن، تجزیه و عفونت است و مونومر باقیمانده حاصل از پلیمریزاسیون سرد آن ممکن است سمی باشد. 

هیدروکسی آپاتیت (Hydroxyapatite)

از جمله مشکلات فلزات و دیگر مواد مصنوعی سختی آنها در شکل گرفتنشان است و از طرفی به طور ذاتی مانع سی تی اسکن مغز می‌شوند. اما هیدوکسی آپاتیت از ترکیبات فسفات کلسیم است که از یک طرف به طور طبیعی به عنوان ماده معدنی در استخوان یافت می‌شود و از طرف دیگر به صورت مصنوعی به عنوان سرامیک وجود دارد. بر خلاف MMA که اجازه رشد جمجمه را در کودکان نمی‌دهد، هیدروکسی آپاتیت کاملا انعطاف دارد، سبب واکنش اجزای بدن به عنوان جسم خارجی نمی‌شود و پیوند شیمیایی مناسبی با استخوان می‌بندد. ولی با وجود تمام مزایا، استفاده از هیدروکسی آپاتیت به دلیل شکننده بودنش، مقاومت کششی کم و میزان عفونت زیاد محدود شده است.

مش تیتانیومی

 تیتانیوم، یک آلیاژ فلزی، مقاوم و دارای انعطاف‌پذیری بالایی است. این آلیاژ ضدخوردگی و غیرالتهابی است. خطر ابتلا به عفونت آن کم است مش تیتانیوم به عنوان یک ماده کرانیوپلاستی به تنهایی یا همراه با سایر مواد مصنوعی برای تقویت پروتز استفاده می‌شود. 

سرامیک آلومینا (Alumina Ceramics)

سرامیک‌های آلومینا به دلیل استحکام و مزایای زیبایی در دهه اخیر در جراحی کرانیوپلاستی مورد استفاده قرار گرفته است. سرامیک‌ها تقریباً به سختی الماس‌اند، از نظر شیمیایی پایدار و دارای سازگاری نسبی با اکریلیک هستند. این ماده کرانیوپلاستی میزان عفونت پس از عمل بسیار کمی دارد ولی نیاز است تا به صورت سفارشی ساخته شوند به همین دلیل گران هستند و از طرفی مستعد خرد شدند. 

ایمپلنت‌های PEEK

Polyetheretherketone پلیمری نیمه بلوری است که از نظر شیمیایی و رادیواکتیو بی اثر است. ایمپلنت‌های PEEK استحکام، ضخامت و قابلیت ارتجاعی قابل مقایسه با استخوان قشر مغز دارند و به طور دقیق در داخل آنها قرار می‌گیرند. برای طراحی این ایمپلنت‌های مصنوعی می‌توان از مدل‌سازی سه‌بعدی به کمک رایانه استفاده کرد. PEEK‌ها در برابر اشعه ایکس شفاف هستند و غیر مغناطیسی‌اند، از مواد با چگالی کمتری تشکیل شده‌اند و وزن کمتری دارند و هادی گرما نیستند، از طرفی آنها گران‌اند، خواص استخوان‌سازی ندارند و ممکن است میزان آلودگی بالاتر از حد انتظار داشته باشند از آنجا که PEEK با استخوان اطراف خود ترکیب نمی‌شود، خطر جدا شدن یا اکسترود شدن ایمپلنت وجود دارد.

کدام ماده کرانیوپلاستی مناسب‌تر است؟

اگرچه از دوران باستان از فلزات برای کرانیوپلاستی استفاده می‌شده است، اما پیوند استخوان اتولوگ در حال حاضر به عنوان گزینه ارجح برای کرانیوپلاستی انتخاب شده. این نوع پیوند باعث کاهش ورود مواد خارجی به بدن می‌شود و به همین دلیل فلپ استخوان به راحتی توسط میزبان پذیرفته شده و یکپارچه می‌شود. متیل متاکریلات به دلیل مقاومت کششی بسیار عالی، یکی از مواد مصنوعی مورد کاربرد در کرانیوپلاستی است، اگرچه حساسیت به شکستگی و میزان عفونت باعث شده است که این ماده در دراز مدت از دوام کمتری برخوردار باشد. امروزه از فناوری‌های جدیدتر مانند ایمپلنت‌های PEEK و مش تیتانیوم بیشتر استفاده می‌شود چون آنها را می‌توان مختص نقص کرانیوتومی بیمار با کمک فناوری‌های چاپ سه‌بعدی طراحی کرد. پیشرفت‌های بعدی در کرانیوپلاستی تا حد زیادی شامل رویکردهای بیولوژیکی مولکولی مانند استفاده از فاکتورهای رشد استخوان برای کمک به تشکیل استخوان در پیوند است. البته از نظر تجربی، هیچ ماده ایده آلی برای کرانیوپلاستی وجود نداشته است. ولی با این حال موادی مقاوم در برابر عفونت، با شفافیت رادیواکتیو، ارزان قیمت که قادر به ترکیب با بخش ناقص کرانیوتومی بیمار وجود دارند که بیشترین مزایا را برای این بیماران فراهم می‌کنند.