碳纤维增强PEEK椎间融合器在脊柱肿瘤手术中的应用：一项聚焦术后影像学评估优势的单中心经验

《Acta Neurochirurgica》：Use of carbon fiber-reinforced PEEK cages in spinal oncology patients: An institutional experience with emphasis on surgical, complication and imaging characteristics

为解决钛合金融合器在脊柱肿瘤术后影像学检查中产生严重伪影、影响并发症监测和放疗计划制定的问题，研究人员开展了一项关于碳纤维增强PEEK（CFRP）融合器在脊柱肿瘤手术中应用的回顾性研究。研究结果表明，CFRP融合器在手术可行性和并发症发生率方面与钛合金融合器相当，但其在术后MRI中能显著改善关键解剖标志的可视化程度（p<0.05），为术后监测和放疗计划提供了更清晰的影像学基础。

　　

在脊柱肿瘤的治疗中，手术切除肿瘤并重建脊柱稳定性是核心环节。为了恢复脊柱的承重结构，外科医生常常需要植入一种叫做“椎间融合器”的装置来替代被切除的椎体。长期以来，钛合金（Titanium）因其优异的生物相容性和机械强度，一直是制造这类融合器的“金标准”材料。然而，随着现代肿瘤治疗的发展，钛合金的一个致命缺点逐渐暴露出来：它在术后影像学检查中会产生严重的金属伪影。

这些伪影就像一层“迷雾”，严重干扰了计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）的图像质量。对于脊柱肿瘤患者而言，术后影像学检查至关重要，它不仅是评估肿瘤是否复发或进展的“眼睛”，也是制定后续精准放疗计划的“地图”。当钛合金融合器在影像上产生大片伪影时，医生很难看清周围的神经、脊髓以及残留的肿瘤组织，这可能导致并发症的漏诊或放疗剂量的偏差，从而影响患者的治疗效果。

近年来，一种新型材料——碳纤维增强聚醚醚酮（Carbon Fiber-Reinforced PEEK, CFRP）开始应用于脊柱外科。这种材料具有与骨骼相似的弹性模量，能有效减少应力遮挡，更重要的是，它在影像学上是“透光”的，几乎不产生伪影。目前，CFRP材料制造的椎弓根螺钉已在临床上显示出其在改善术后影像质量方面的巨大优势。然而，如果手术中仅使用CFRP螺钉，而椎体间仍然植入钛合金融合器，那么钛合金融合器产生的伪影依然会“拖后腿”，使得CFRP螺钉的影像学优势大打折扣。

因此，将CFRP材料应用于椎间融合器，实现从螺钉到融合器的“全碳化”手术，理论上能最大程度地消除金属伪影，为术后监测和放疗提供最清晰的影像。但CFRP融合器在脊柱肿瘤手术中的实际应用效果如何？它的手术操作是否方便？并发症发生率是否与钛合金相当？更重要的是，它在术后影像学上是否真的能带来质的飞跃？这些问题都需要通过临床研究来回答。

为了回答这些问题，来自德国法兰克福大学医院神经外科的Voglis Stefanos和Qasem Lina-Elisabeth等研究人员开展了一项回顾性研究，旨在评估CFRP融合器在脊柱肿瘤手术中的初步应用经验。他们不仅关注了手术的可行性和安全性，还首次通过主观评分系统，系统性地比较了CFRP融合器与钛合金融合器在术后MRI上的影像学表现。该研究结果于2025年12月20日在线发表在神经外科领域的权威期刊《Acta Neurochirurgica》上。

主要技术方法

研究人员采用了回顾性队列研究设计，纳入了2021年7月至2023年5月期间在法兰克福大学医院接受CFRP融合器植入的13名脊柱肿瘤患者。为了评估术后影像学质量，研究团队还构建了一个匹配的队列，包含10名接受钛合金融合器植入的患者。所有患者数据均来自电子病历系统。研究的关键技术方法包括：1. 数据收集与匹配：收集了患者的人口统计学、肿瘤特征、手术细节、并发症及随访数据，并构建了匹配队列以控制混杂因素。2. 影像学主观评分：由经验丰富的神经放射科医生和神经外科医生独立对术后MRI图像进行盲法评分，评估了前/后椎体、神经孔和椎管等关键解剖标志的可视化程度。3. 统计分析：使用Kendall一致性系数评估评分者间信度，并采用Wilcoxon秩和检验等非参数检验方法比较两组间的影像学评分差异。

研究结果

1. 研究队列特征

研究共纳入了13名植入CFRP融合器的患者，平均年龄为61岁，女性占54%。肿瘤类型以脊柱转移瘤为主（54%），最常见的原发癌是乳腺癌（23%），其次是原发性骨肿瘤，如浆细胞骨髓瘤（23%）和脊柱血管瘤（15%）。匹配的钛合金融合器组包含10名患者，两组在人口统计学和肿瘤特征上具有可比性。

2. 手术特征

CFRP融合器植入手术最常应用于胸椎（62%），其次是腰椎（23%）和颈椎（15%）。手术方式以两阶段手术为主（62%），即先进行后路减压固定，再进行前路或侧方椎体切除融合。CFRP组的中位固定节段数为4个，与钛合金组（6个节段）相比无显著差异，表明两组手术的复杂程度相当。

3. 手术并发症与影像学随访

在13名CFRP融合器植入患者中，共发生了3例手术并发症，发生率为23%。其中1例为融合器移位，需要再次手术进行翻修；1例为伤口感染；1例为切口疝。在平均74天的影像学随访期内，未观察到新的融合器移位。钛合金组发生了4例并发症（40%），两组在并发症发生率上无统计学差异，表明CFRP融合器在短期内的安全性不劣于传统钛合金融合器。

4. 术后MRI可评估性

这是本研究最核心的发现。通过主观评分系统，研究人员发现，在术后MRI的T2加权像上，CFRP融合器组在所有评估的解剖标志（前/后椎体、神经孔、椎管）上的可视化评分均显著优于钛合金组（p<0.05）。评分者间信度分析显示，除横断位前椎体和矢状位神经孔为中等一致性外，其余均为高度一致性，保证了评分结果的可靠性。这一结果证实，CFRP融合器能显著减少金属伪影，为术后评估神经结构、检测出血或肿瘤复发提供了更清晰的影像学基础。

结论与讨论

本研究首次系统性地比较了CFRP融合器与钛合金融合器在脊柱肿瘤术后MRI中的影像学表现，并证实了CFRP融合器的显著优势。研究结果表明，CFRP融合器在手术可行性、固定节段数和并发症发生率方面与钛合金融合器相当，能够安全地应用于颈椎、胸椎和腰椎的肿瘤切除重建手术。

更重要的是，CFRP融合器在术后MRI上展现出卓越的影像学性能。其“透光”特性显著减少了金属伪影，使得脊髓、神经根、硬膜囊以及椎体周围软组织的可视化程度大大提高。这一优势具有重要的临床意义：首先，它有助于更早、更准确地发现术后并发症，如硬膜外血肿或神经压迫；其次，它为后续的放射治疗提供了更精确的靶区勾画，可能减少对正常组织的照射剂量，提高放疗效果；最后，在长期随访中，清晰的影像有助于更敏感地监测肿瘤的复发或进展。

尽管本研究为单中心回顾性研究，样本量较小，且影像学评估采用主观评分，存在一定的局限性，但其结果与近年来关于CFRP螺钉的研究结论高度一致，共同构建了“全碳化”脊柱内固定系统的应用前景。未来需要更大规模的前瞻性研究来验证这些发现，并进一步探索这种改善的影像质量是否能转化为患者生存期延长、神经功能改善或放疗并发症减少等硬终点指标的获益。