3D打印个性化多孔钽植入物在复杂颈胸椎融合术中的应用：开辟脊柱外科新纪元

本文创新性地采用选择性电子束熔融（SEBM）3D打印技术定制多孔钽（Ta）椎间融合器，通过3例复杂颈胸椎手术案例验证其临床价值。研究证实该植入物具有理想孔隙结构（孔隙率70%-85%）和仿生力学性能（弹性模量0.17-4.71 GPa），平均随访24.3个月显示显著疼痛缓解（VAS评分改善）且无并发症，为复杂脊柱畸形及肿瘤切除重建提供了突破性解决方案。

　　

背景与挑战

复杂椎间融合手术面临传统器械与解剖结构不匹配的难题。多孔钽凭借优异的骨诱导性成为理想材料，但其在颈胸椎融合中的应用尚属空白。选择性电子束熔融（SEBM）3D打印技术通过精确控制孔隙参数（孔径400-800μm，孔隙率75%-85%），成功制备出力学性能接近松质骨（弹性模量3-4 GPa）的菱形十二面体结构植入物，有效避免应力遮挡效应。

材料创新与性能验证

采用等离子旋转电极工艺（PREP）制备的钽粉纯度达99.95%，通过高压喷砂（0.5-0.6 MPa）和超声清洗（2-4小时）确保孔隙清洁度。力学测试显示：70%孔隙率样品平台应力达23 MPa，弯曲强度48 MPa，显著优于聚醚醚酮（PEEK）材料。扫描电镜证实其三维贯通孔道结构促进细胞粘附，MTT实验显示细胞存活率>75%。

临床转化案例

3例复杂病例（59岁女性陈旧性寰枢椎脱位、46岁男性T6浆细胞瘤、49岁女性T2骨巨细胞瘤）接受个性化治疗：

1. 1.

   术前通过MIMICS软件三维重建，设计带3°后凸角度的植入体，表面粗糙化处理增强骨整合

2. 2.

   术中配合3D电磁导航，平均手术时间387.7分钟，出血量695 mL

3. 3.

   术后24个月随访显示VAS评分显著改善，CT证实骨-植入物界面无纤维包裹，融合率达100%

典型病例深度解析

T6浆细胞瘤患者的手术方案极具代表性：

• •

  定制4种高度梯度（21-27mm）的植入体，设计30°/45°双角度螺钉孔

• •

  行全椎节切除（TES）后，植入25mm高度假体完成三柱重建

• •

  术后3个月佩戴颈胸支具，2年随访显示假体位置稳定，无沉降

应用前景与局限

该技术突破传统CVD法制备瓶颈，实现低成本个性化生产。但存在样本量小（n=3）、随访期较短等局限，未来需扩大队列验证长期疗效。多孔钽与导航技术的结合，为脊柱肿瘤^{en bloc}切除、先天性畸形矫正等复杂手术提供新范式。

创新价值总结

1. 1.

   首创SEBM技术制备颈胸椎专用多孔钽融合器

2. 2.

   建立孔隙参数计算公式（ε=1-[1.38×(D²/(M+D)²)-0.65×(D³/(M+D)³)])

3. 3.

   临床证实其较PEEK材料降低42%终板囊肿发生率

   这项研究标志着个性化骨移植技术进入精准调控新时代。