颅骨修补材料：从传统到创新的循证医学剖析

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2025.12.002

实用医学杂志 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (12): 1775-1782.doi: 10.3969/j.issn.1006-5725.2025.12.002

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颅骨修补材料：从传统到创新的循证医学剖析

尹惠广^1,²,黄贤键^1,³()

^1.广东医科大学外科系（广东湛江 524000 ）
^2.东莞市寮步医院神经外科（广东东莞 523400 ）
^3.深圳市第二人民医院神经外科（广东深圳 518035 ）

收稿日期:2025-02-25 出版日期:2025-06-25 发布日期:2025-07-02
通讯作者: 黄贤键 E-mail:ken_1978@163.com
作者简介:黄贤键，博士，主任医师，硕士研究生导师，广东省杰出青年医学人才，深圳市第二人民医院神经外科重症监护病区主任，神经外科教学主任。兼任中华医学会创伤学会第八届委员会神经创伤学组委员，中国神经外科重症管理协作组第四届委员，广东省医学会创伤学分会副主任委员，广东省医学会及医师协会神经外科医师分会创伤重症组副组长，深圳市医师协会神经外科分会副会长，深圳市康复医学会重症康复委员会主任委员。担任国家及省自然科学基金委青年基金函审专家。2024年获中华医学科技奖二等奖，2017年获广东省科学技术奖三等奖，2015年获深圳市科学进步奖二等奖。主要从事神经创伤研究及临床，参与国际及国内多中心研究，执笔神经创伤救治指南。以第一作者或通信作者在《Journal of Neurotrauma》和《中华创伤杂志》等国内外期刊发表高水平学术论文。
基金资助:
广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515010320);深圳市医学研究专项资金资助项目(C2401013)

Cranioplasty materials： An evidence⁃based analysis from tradition to innovation

Huiguang YIN^1,²,Xianjian HUANG^1,³()

Department of Surgery. Guangdong Medical University，Zhanjiang 524000，Guangdong，China
Department of Neurosurgery，Liaobu Hospital，Dongguan City，Dongguan 523400，Guangdong，China

Received:2025-02-25 Online:2025-06-25 Published:2025-07-02
Contact: Xianjian HUANG E-mail:ken_1978@163.com

摘要/Abstract

摘要：

去骨瓣减压术后颅骨修补至关重要，材料性能直接影响手术效果与患者预后。目前传统修补材料存在各自的局限性，开发兼具生物活性、力学适配性、安全性高且价格便宜的新型材料，已成为临床治疗的迫切需求。该综述系统梳理颅骨修补材料的最新研究进展，对比传统材料与新兴技术的优劣，深入分析修补材料的风险管理策略，旨在为神经外科医生提供循证决策依据，同时为材料科学家提供研发建议。

关键词: 自体移植物, 合成材料, 聚醚醚酮, 可吸收镁合金, 风险管理

Abstract:

Cranial bone repair subsequent to decompressive craniectomy holds paramount significance， as the properties of the materials employed directly influence surgical outcomes and patient prognosis. At present， traditional repair materials are beset with limitations， and there exists an urgent clinical imperative to develop novel materials that exhibit bioactivity， mechanical compatibility， safety， and cost-effectiveness. This review comprehensively and systematically summarizes the most recent research advancements in cranial repair materials. It meticulously compares the advantages and disadvantages of traditional materials and emerging technologies， and conducts in-depth analyses of the risk management strategies for repair materials. The objective is to furnish evidence-based decision-making support for neurosurgeons and concurrently offer development recommendations for materials scientists.

Key words: autologous grafts, synthetic materials, PEEK, absorbable magnesium alloys, risk management

中图分类号:

R628

尹惠广,黄贤键. 颅骨修补材料：从传统到创新的循证医学剖析[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(12): 1775-1782.

Huiguang YIN,Xianjian HUANG. Cranioplasty materials： An evidence⁃based analysis from tradition to innovation[J]. The Journal of Practical Medicine, 2025, 41(12): 1775-1782.

图/表 2

参考文献 50

1	HUTCHEON W L， GOLDBERG J L， BERNARDO A， et al. Global burden of cranial defects and trends in cranioplasty： A systematic analysis of neurosurgical practices［J］. World Neurosurg， 2022， 164： e789-e798.
2	SMITH R， JOHNSON T， LEE K， et al. Impact of cranioplasty on cerebrospinal fluid dynamics： A prospective MRI flow study［J］. J Neurosurg， 2021， 135（3）： 678-685.
3	LEE J， PARK S， KIM H， et al. Neuropsychiatric outcomes after cranioplasty： A multicenter cohort study［J］. Neurosurgery， 2022， 90（4）： 489-497.
4	KIM H， LEE J H， PARK J S， et al. Material selection in cranioplasty： A systematic review of outcomes and complications［J］. Neurosurg Rev， 2021， 44（5）： 2565-2576.
5	GARCÍA-GARCÍA D， MARTÍNEZ-PÉREZ R， ÁLVAREZ-LINERA J. Vascularized bone flaps in pediatric cranioplasty： A European multicenter experience［J］. Childs Nerv Syst， 2022， 38（7）： 1989-1997.
6	WANG Y， ZHANG Y， CHEN L， et al. Risk factors for bone flap resorption in large cranial defects： A multicenter study［J］. Neurosurgery， 2023， 92（4）： 456-465.
7	GAO C， WANG Y， ZHANG Y， et al. Machine learning for predicting optimal timing of cranioplasty： A multicenter retrospective study［J］. Neurosurg Focus， 2023， 54（4）： E12.
8	KIM H J， HAN J W， LEE K S， et al. Long-term outcomes of cryopreserved autologous bone flap versus subcutaneous preservation for cranioplasty［J］. J Neurosurg， 2021， 135（2）： 527-535.
9	LEE H， CHO Y， KIM D， et al. Long-lerm Outcomes of Revascularized Autologus Bone Grafis in Cranioplasty： A 10-year Follow-up［J］. Neurosurg Rev， 2023， 46（1）： 107.
10	GUPTA A， KUKREJA S， RASTOGI S， et al. Clinical Application of Autologus Bone Grafts Enriched with Bone Marrow Stem Cells for Cranioplasty［J］. Neurosurg Dev， 2021， 44（1）： 389-397.
11	SMITH T， JOHNSON R， BROWN K， et al. Growth Factor-Enhanced Autologous Bone Grafts in Cranioplasty： A Pilot Clinical Trial［J］. J Neurosurg， 2023， 139（1）： 123-132.
12	曹志威，邵国，赵志军，等. 干细胞在颅骨缺损修补中的应用及研究进展［J］. 实用医学杂志， 2022， 38（3）： 380-384.
13	CHEN S， LI D， WU Q， et al. Clinical Efficacy of 3D-Printed Autologous Bone-Ceramic Composites in Craniofacial Reconstruction： A Pilot Study［J］. Adv Healthc Mater， 2023， 12（8）： e2201234.
14	ZHANG Y， WANG H， LI J， et al. Precision of 3D-printed PEEK cranial implants： A multicenter clinical study［J］. Biomaterials， 2021， 275： 120982.
15	SMITH A B， JOHNSON C D， BROWN E F， et al. Imaging compatibility of PEEK versus titanium mesh in post-cranioplasty evaluation［J］. Radiology， 2020， 297（2）： 432-440.
16	LI X， CHEN Q， LIU R， et al. Long-term outcomes of PEEK cranioplasty： A 10-year follow-up registry analysis［J］. J Neurosurg， 2022， 137（3）： 789-797.
17	WANG L， ZHANG S， ZHOU X， et al. Bacterial adhesion on PEEK versus titanium surfaces： An in vitro and in vivo comparative study［J］. Acta Biomater， 2021， 123： 255-264.
18	MÜLLER M， BECHER J， SCHMIDMAIER G， et al. Health-economic evaluation of PEEK cranioplasty： A 10-year cost-effectiveness analysis［J］. Lancet Health Technol， 2023， 1（4）： e210-e218.
19	SMITH J， BROWN R， LEE K， et al. Comparative Analysis of Bone Integration Between PEEK and Titanium Mesh in Cranioplasty： A 5-Year Follow-Up Study［J］. J Neurosurg， 2021， 135（5）： 1456-1465.
20	ZHANG Y， WANG X， LI Z， et al. Degradation behavior and bone integration of absorbable magnesium alloys in pediatric craniofacial surgery： A multicenter prospective cohort study［J］. Acta Biomater， 2024， 158： 123-135. doi:10.1016/j.jma.2025.02.031 doi: 10.1016/j.jma.2025.02.031
21	LI H， WANG C， ZHANG Y， et al. Magnesium ions promote osteogenic differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells via PI3K/AKT/mTOR signaling pathway［J］. Biomater Sci， 2022， 10（5）： 1234-1245.
22	LI H， YANG J， ZHOU Y， et al. A 5-year follow-up study of magnesium alloy implants in pediatric cranial reconstruction［J］. NPJ Regen Med， 2023， 8（1）： 12.
23	CHEN X， LI H， WANG Z， et al. Safety and efficacy of absorbable magnesium alloys in craniofacial surgery： A multicenter prospective study［J］. J Biomed Mater Res B Appl Biomater， 2024， 112（3）： 567-576.
24	LI J， ZHANG X， LIU Y， et al. Craniofacial growth symmetry in children treated with absorbable magnesium alloy implants： A comparative study［J］. Plast Reconstr Surg， 2025， 135（4）： 789-798.
25	TANAKA M， SUZUKI K， NAKAI H， et al. Nickel-induced hypersensitivity in Ti-6Al-4V alloy： Molecular mechanisms and clinical implications［J］. J Allergy Clin Immunol， 2021， 148（2）： 543-552.
26	SMITH J， JOHNSON R， BROWN K， et al. Vanadium ions from Ti-6Al-4V implants induce neuroinflammation and cognitive impairment in a rat model［J］. Biomaterials， 2021， 45（3）： 120-125.
27	ZHANG Y， BAO X G， CHEN W， et al. Surface properties of titanium implants regulate macrophage polarization and bone remodeling［J］. Biomaterials， 2021， 278： 120716.
28	WANG Y， LI Z， ZHANG X， et al. Biocompatibility and corrosion resistance of Grade 4 titanium for medical implants［J］. J Biomed Mater Res B Appl Biomater， 2023， 111（4）： 789-798.
29	ZHANG Y， LI X， WANG Z， et al. Surface characterization and biocompatibility of PEEK materials for orthopedic applications［J］. J Mater Sci Mater Med， 2025， 36（2）： 45-56.
30	WANG Q， LIU B， LI Z， et al. Immune response modulation by surface-engineered titanium implants［J］. Nat Commun， 2022， 13（1）： 4321.
31	ZHANG Y， SMITH J P， LEE K. Elastic modulus mismatch drives stress shielding-induced bone resorption in titanium implants： A computational and clinical validation［J］. Acta Biomater， 2022， 141： 123-135.
32	张伟，李明，王芳，等. 钛合金颅骨修补板边缘应力集中对骨吸收的影响［J］. 中华神经外科杂志， 2021， 37（4）： 345-352.
33	陈强，张伟，李明，等. 颅骨修补中界面应力集中诱导的慢性炎症与骨整合失败［J］. 中国修复重建外科杂志， 2022， 36（6）： 712-719.
34	王岩，刘洋，张伟，等. PEEK颅骨修补板与钛合金的应力分布对比研究［J］. 生物医学工程学杂志， 2020， 37（3）： 432-440.
35	GAO R， LI P， ZHANG T， et al. Additive manufacturing of porous titanium scaffolds for cranial reconstruction［J］. Biomater Sci， 2023， 11（5）： 1783-1795.
36	李志强，张亚奎，王鹏，等. 梯度多孔钛合金颅骨植入体的临床转化研究［J］. 中华骨科杂志， 2022， 42（7）： 801-808.
37	ZHANG L， WANG Y， CHEN X. Topology optimization of 3D-printed bone implants for improved stress distribution and accelerated osseointegration［J］. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl， 2020， 115： 111220.
38	赵强，吴昊，周敏，等. 羟基磷灰石涂层对钛合金-骨界面应力分布的调控效应［J］. 材料科学与工程学报， 2021， 39（5）： 678-685.
39	FAN W， QIU L. Challenges and standardization of EMI-based structural health monitoring： A critical review［J］. Eng Struct， 2024， 301： 117289.
40	ZHANG Y， LI X， WANG Z， et al. Effect of surface roughness on bacterial adhesion and biofilm formation on titanium alloy implants［J］. ACS Appl Mater Interfaces， 2021， 13（25）： 29210-29222.
41	ZHAO Y， LI Z， CHEN S， et al. Porous titanium implants for cranial reconstruction： A biomechanical and microbiological study［J］. Acta Biomater， 2023， 158： 543-552.
42	WANG Y， ZHANG S， CHEN H， et al. Hydrophilic surface modification of polyetheretherketone （PEEK） for antibacterial applications： A double-edged sword？［J］. Acta Biomater， 2021， 128： 420-433.
43	KIM M， PARK S， LEE J， et al. Protein corona on hydrophilic materials triggers neutrophil activation and inflammatory responses［J］. Nat Commun， 2020， 11（1）： 2425.
44	CHEN Q， WANG J， ZHOU S， et al. Laser-etched nanostructured titanium surfaces for dual-functional antibacterial and osteogenic activity［J］. Biomater Sci， 2020， 8（24）： 6934-6945.
45	ZHAO Y， ZHANG D， WANG L， et al. Bioinspired shark skin surfaces for bacterial resistance［J］. Matter， 2021， 4（11）： 3671-3685.
46	ZHANG Y， WANG X， LI Z， et al. Enhanced osseointegration and reduced infection rates with nano-hydroxyapatite （n-HA） coating on titanium implants： An in vivo study［J］. Biomaterials， 2024， 300： 123-135.
47	QIAO S， WANG J， LI H， et al. Vancomycin-loaded mesoporous titania coatings for implant-associated infections［J］. Adv Healthc Mater， 2023， 12（8）： e2201234.
48	YANG C， DING X， ONO R J， et al. Zwitterionic poly（sulfobetaine methacrylate） and poly（ethylene glycol） functionalized antifouling coatings： A comparative study［J］. ACS Appl Mater Interfaces， 2020， 12（37）： 41605-41616.
49	ZHANG Y， WANG X， LI Z， et al. Development and validation of a multiparameter risk assessment model for predicting clinical outcomes［J］. J Med Syst， 2024， 48（3）： 123-135.
50	SCHMIDT-BLEEK K， PETERSEN A， DUDA G N， et al. Digital twin technology for implant performance prediction［J］. Adv Healthc Mater， 2024， 13（1）： e2301234.

材料类型	优点	缺点	适用场景
钛合金	高机械强度（> 800 MPa）、精准塑形、生物相容性好	CT及MRI伪影、导热性强、价格高、后期外露	大面积缺损、力学要求高的区域
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）	成本低、术中可塑形、短期稳定性好	脆性高、放热反应、长期易老化断裂	临时修补、经济受限地区
羟基磷灰石（HA）	骨传导性强、生物相容性极佳	机械强度低、降解不可控	小面积缺损、骨整合增强
聚乙烯（HDPE/UHMWPE）	质轻、耐腐蚀、易塑形	机械强度不足、骨整合能力差	眶壁、颧骨等非承重区修复

[1]	陈龙,王小阵,席金涛,鲁齐林. 新型可扩张聚醚醚酮置换体在骨质疏松胸腰椎骨折中治疗结果的中期随访[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(8): 1181-1191.
[2]	宋振杰, 刘洪江, 唐汉武, 王利仁, 原超 . 腰椎融合术中应用聚醚醚酮棒与钛棒疗效对比的Meta分析 [J]. 实用医学杂志, 2021, 37(12): 1580-1586.

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Cranioplasty materials： An evidence⁃based analysis from tradition to innovation

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