DuraGen 在人体中随时间的组织病理学分析：探寻硬脑膜再生与移植物吸收的奥秘

《Scientific Reports》：Histopathological analysis of duragen collagen matrix over time in humans

硬脑膜缺损修复面临诸多难题，如自体移植物获取不便，人工替代品存在缺陷。研究人员开展 “Histopathological analysis of duragen collagen matrix over time in humans” 研究，发现 DuraGen 最早 34 天被内源性胶原蛋白替代，为确定颅骨修补术时机提供依据，助力临床治疗。

　　在医学领域，硬脑膜缺损的修复一直是个棘手的问题。当人体因创伤、肿瘤手术等原因导致硬脑膜出现缺损时，如果不能及时有效地修复，将会引发一系列严重的后果，比如脑膜粘连、脑脊液（CSF）漏，甚至会造成神经功能障碍，严重影响患者的健康和生活质量 。目前，虽然有多种修复方法，但各有弊端。自体移植物虽然免疫反应小，可是获取时需要额外开刀，不仅增加患者痛苦，还可能带来术后并发症，而且获取大尺寸的移植物难度较大。人工合成的硬脑膜替代品，又容易引发过度的组织反应、异物包裹等问题，在进行颅骨修补术时，还可能导致手术时间延长，增加患者风险。

在这样的背景下，日本埼玉医科大学国际医疗中心（Department of Cerebrovascular Surgery, Saitama Medical University International Medical Center）等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，旨在探究 DuraGen（一种源自牛跟腱的 I 型胶原蛋白基质，广泛用于硬脑膜修复）在人体中的组织病理学变化，明确硬脑膜再生和移植物吸收所需的时间，为临床治疗提供关键依据。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，进行前瞻性临床研究，选取 2020 年 1 月至 2021 年 9 月在埼玉医科大学国际医疗中心接受减压颅骨切除术和 DuraGen 硬脑膜修补术，并在后续接受二次手术（包括颅骨修补术或原发性疾病再手术）的患者作为样本队列。手术过程中，收集不同时间点的 DuraGen 及相关组织样本。然后，对样本进行组织病理学研究，将组织固定在 10% 的甲醛溶液中，制备切片并进行苏木精 - 伊红（H&E）染色，通过光镜观察多种组织学特征，如植入的胶原基质、红细胞浸润等。最后，运用统计学分析方法，包括 Fisher 精确检验、Bonferroni 校正、Kruskal-Wallis 检验和受试者工作特征（ROC）分析等，来确定不同时间点各项指标的差异以及预测硬脑膜修复相关事件的时间节点。

研究结果

1. 患者基本情况与手术结果：研究共纳入 28 例患者，女性略多（53.6%），导致颅内压升高需进行减压颅骨切除术的常见病因包括脑出血（28.6%）、蛛网膜下腔出血（28.6%）和创伤性脑损伤（21.4%）。患者被分为早期（0 - 20 天）、中期（21 - 30 天）和晚期（>30 天）三组。三组患者在年龄、性别、原发性疾病、手术时间以及手术并发症发生率等方面，差异均无统计学意义。
2. 组织病理学发现：最早在硬脑膜修补术后 21 天，就有组织病理学证据显示 DuraGen 开始被内源性胶原蛋白替代；28 天及以后，超过半数（64.2%）的样本出现内源性胶原蛋白。ROC 分析表明，判断患者出现内源性胶原蛋白的临界时间为 DuraGen 植入后 34 天（曲线下面积 [AUC]=0.810） 。最早在 34 天，部分样本中未发现胶原基质，表明其已完全或接近完全被吸收，ROC 分析显示预测胶原基质完全吸收的临界时间为 DuraGen 植入后 33 天（AUC=0.833） 。晚期组中，大部分患者周围的纤维蛋白层消失。此外，中期和晚期组中，成纤维细胞在材料上的定植比例高于早期组，但差异无统计学意义。部分患者出现异物反应，但未导致严重粘连和手术时间延长，感染率与以往报道相似。
3. 组织病理学结果的额外分析：通过设置不同时间窗口和组间间隔进行两组比较，发现后期组内源性胶原蛋白的存在显著增加。对样本采集部位明确的标本进行特定部位比较（额叶与颞叶），发现额叶标本中内源性胶原蛋白和成纤维细胞的比例有高于颞叶标本的趋势，但差异未达到统计学意义。

研究结论与讨论

该研究首次对 DuraGen 在不同时间点的组织病理学变化进行了比较，发现 DuraGen 最早在植入后 34 天开始被成纤维细胞来源的内源性胶原蛋白替代。这一发现为确定颅骨修补术的合适时机提供了重要参考，因为在硬脑膜移植物吸收前，内源性胶原蛋白形成防水密封对防止术后脑脊液漏至关重要。虽然目前还不能根据现有研究结果确定颅骨修补术的最佳时机，但从组织病理学结果来看，DuraGen 植入约一个月后，内源性胶原蛋白开始形成有效屏障。不过，该研究存在一定局限性，如样本量较小且来自单一机构，未完全标准化标本采集部位和大小，研究结果仅适用于脑表面或凸面的胶原应用，未评估新硬脑膜的厚度等。尽管如此，该研究仍是目前关于颅内 DuraGen 应用的最大规模人体研究，为后续进一步研究奠定了坚实基础。未来，需要开展更多研究，综合考虑新硬脑膜的成熟和扩展等因素，以更准确地确定颅骨修补术的最佳时机，提高硬脑膜修复的临床效果，为患者带来更好的治疗方案。