脊柱肿瘤的外科治疗一直是骨科领域的重大挑战。当肿瘤侵犯椎体，如何完整切除病灶并重建脊柱稳定性，同时为术后放疗等辅助治疗创造良好条件，是临床医生面临的难题。
传统的脊柱重建材料如钛合金植入物虽广泛应用，但其刚性过强、影像伪影严重等缺点，常常影响术后评估和放疗计划。近年来，一种名为聚醚醚酮（PEEK）的高性能热塑性材料，凭借其独特的物理和化学特性，在骨科植入物领域崭露头角。
此前，一项由俄罗斯Vreden国家创伤与矫形医学研究中心的Nikita Zaborovskii及其团队完成的研究成果，发表于《Journal of Orthopaedics》。该研究详细报告了利用个性化3D打印PEEK假体进行脊柱肿瘤切除后椎体重建的首批临床经验。其令人鼓舞的结果，为这一创新技术的临床应用提供了有力证据。
本文目录
PEEK有何特性
如何定制假体
临床效果如何
哪些问题待解
未来走向何方
结语
01
PEEK有何特性
PEEK之所以被视为脊柱重建的理想材料，源于其三大核心优势：
与骨骼接近的弹性模量：PEEK的弹性模量（约3.84 GPa）与人体松质骨（约3.78 GPa）和皮质骨（约14.64 GPa）均非常接近，远低于钛合金（约110 GPa）。这种低应力遮挡效应能有效促进植入物与自身骨骼的整合，减少骨吸收风险。
优异的透X线性：与钛合金产生严重CT/MRI伪影不同，PEEK是透X线的。这意味着术后患者可以获得更清晰的影像，这对于精确评估肿瘤是否复发、监测骨融合情况及制定放疗计划至关重要。
良好的生物相容性：PEEK在体内具有优异的化学稳定性，不会降解或释放有害物质，长期植入后不良反应发生率低，为永久性椎体重建提供了可靠的安全性保障。
02
如何定制假体
本研究采用的核心技术是熔丝制造（FFF）型3D打印。其流程高度个性化：
首先，基于患者术前层厚<1毫米的高精度CT数据，进行三维重建。随后，利用专业软件设计假体，精准匹配预期切除后的椎体缺损范围。设计充分考虑手术置入路径、内固定方式及局部后凸矫正需求。假体带有骨移植仓，上下终板形态与相邻椎体紧密贴合。最终，通过Apium P220 3D打印机，使用医用级PEEK材料逐层打印出成品。
03
临床效果如何
研究纳入了2022年4月至2023年6月期间连续治疗的5例胸腰椎肿瘤患者（3男2女），平均随访时间达19.2个月。所有患者均接受肿瘤切除并使用个性化PEEK假体进行椎体置换。
病例1：56岁男性，有T7椎板切除及随后椎体切除史。（a, b）T8复发性软骨肉瘤的轴位和矢状位MRI。（c）术前虚拟模型。（d）计划手术干预包括肿瘤扩大切除。（e）假体中心部分设有斜向5.4 mm通道，用于容纳连接椎弓根螺钉。（f）手术中使用的PEEK 3D VBR假体，上下界面设有10 mm深的骨移植腔。（g）这些表面根据切除边缘定制，并与置于T6和T9椎体的螺钉对齐。（h）切除标本。（i）重建过程中发现假体后上缘突出过多，术中使用骨咬骨钳修整该突出边缘。随后植入PEEK 3D VBR。（j）术后三维重建影像。（k）CT证实假体稳定性和对位良好。（l）术后MRI。（m）术后12个月CT复查显示假体稳定。（n）术后12个月MRI。（o）术后18个月MRI显示WBB D4区局部复发。
病例2：48岁男性，T11骨母细胞瘤。（a）术前矢状位CT。（b）术前虚拟模型。（c, d）PEEK 3D VBR的尺寸和形状根据T11椎体切除后预期缺损进行定制，并设有用于螺钉固定至相邻椎体的翼缘。（e）最终假体。（f）假体置入术中图像（侧方入路）。（g）术后X线片。（h）术后三维重建影像。（i）术后12个月CT复查显示PEEK 3D VBR部位骨整合。（j）术后12个月MRI。
病例3：60岁男性，有甲状腺癌治疗史，表现为T7-T9孤立性病变，包括T8病理性骨折导致脊髓压迫。（a）T8轴位MRI。（b）术前矢状位CT显示溶骨性缺损。（c）带有肿瘤的术前虚拟模型。（d）准备的PEEK 3D VBR比计划缺损短10 mm。PSI上下界面设有10 mm深的骨移植腔，并成角以矫正后凸畸形，同时适配相邻椎体终板。（e）假体中心部分设有5.4 mm斜向全贯通通道，用于连接后方椎弓根固定系统。假体侧缘设有突起以在置入时保持固定。（f）手术中，由于脊柱短缩和硬膜变形，PSI仅通过其中一枚计划螺钉固定至后方结构。（g）术后三维重建影像。（h）术后CT扫描显示局部后凸矫正。（i）术后12个月MRI。（j）术后12个月CT，评估PSI稳定。
病例4：42岁女性，L3巨细胞瘤。（a）轴位CT扫描。（b）采用后路手术，包括L1-L5经皮椎弓根螺钉固定及L3椎板切除。（c）肿瘤切除虚拟模拟，计划椎间隙撑开2 mm以实现PSI的紧密贴合。（d）PEEK 3D VBR设有两个翼缘，用于螺钉固定至相邻椎体。（e）最终假体表面与相邻椎体的匹配度。（f）置入假体时使用金属冲击器。在用锤子敲击靠近上翼缘的冲击器后，翼缘发生断裂。由于定制形状，PEEK 3D VBR仍紧密贴合于椎间隙内。（g）术后X线片。假体通过下翼缘固定。（h）术后CT扫描。（i）术后12个月MRI。（j）术后12个月CT扫描显示PSI周围骨化形成。
病例5：59岁女性，有多发性骨软骨瘤病史，既往接受过T5-6节段椎板切除和病灶内切除治疗软骨肉瘤。（a）T5复发性软骨肉瘤轴位MRI。（b）术前矢状位CT显示后凸畸形。（c）畸形矫正假体置入虚拟模拟。（d）PEEK 3D VBR具有个性化的接触面。（e）PSI左侧设有带孔的翼缘用于椎弓根螺钉固定，右侧设有5.4 mm通道用于通过螺钉固定至后方金属结构。（f）带有相邻椎体模型的最终PSI。（g）假体置入术中图像。（h）术后CT重建。（i）术后CT扫描。（j）术后12个月CT扫描显示假体稳定。
关键结果令人振奋：
所有患者均存活，仅1例出现局部复发。
无植入物下沉或内固定失败，节段高度在随访期间保持稳定。
所有患者均观察到骨性融合，其中2例为“可能融合”，3例为“确切融合”（基于Brantigan-Steffee影像学分级）。
术后影像学显示局部后凸角度得到良好矫正且维持稳定。
04
哪些问题待解
研究者指出，个性化PEEK假体的优势明显：精准的解剖匹配、促进骨整合的能力以及优异的术后影像质量，尤其适合需要长期肿瘤学随访的患者。
当然，作为一项新技术在临床应用初期的探索，研究中也观察到了一些值得注意的情况。例如，有病例因术中规划与实际切除范围存在偏差，需要对假体进行临时调整；另有病例因术中脊柱短缩导致硬膜变形，计划中的固定螺钉未能全部按预期置入。此外，在病例4中，假体侧方固定翼在敲击置入时发生了断裂，这也为后续设计提供了重要参考——研究团队据此提出，可通过增加固定翼厚度或调整固定方式（如在假体主体内预设固定通道） 来进一步优化假体的力学性能。
影像学测量。（a）局部角度。（b）节段高度差值。
05
未来走向何方
尽管样本量有限，且缺乏与钛合金等材料的直接对比，但本研究作为初期探索，清晰地展示了3D打印个性化PEEK假体在脊柱肿瘤外科中的巨大潜力。
随着材料学、3D打印工艺的持续进步以及更大规模临床研究的开展，这项技术有望为更多复杂脊柱肿瘤患者带来更精准、更安全、更有效的外科治疗新选择。
06
结语
从“一刀切”的标准件到“量体裁衣”的个性化方案，3D打印技术正深刻改变着脊柱外科的面貌。PEEK材料与3D打印技术的深度结合，不仅解决了传统金属植入物的影像学痛点，更在生物力学层面实现了与人体骨骼的“和谐共处”。虽然前路仍有挑战，但这项此前发表于权威期刊的研究无疑为我们点亮了一盏希望之灯，标志着脊柱肿瘤重建手术迈入了一个全新的个性化时代。
原文信息：本文内容基于Nikita Zaborovskii, Sergei Masevnin, Oleg Smekalenkov, Vladislav Murakhovsky, Dmitrii Ptashnikov发表于《Journal of Orthopaedics》的研究成果整理，原文可从美国国家医学图书馆（NCBI/PMC）数据库获取（PMCID: PMC11539085, PMID: 39512487）。
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