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摘要：聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）是1977年由英国ICI和美国杜邦公司研制的高分子聚合物，因具独特的物理及生物学特性，成为了目前融合器最常用材质，并在临床使用中取得了满意效果。本文主要就聚醚醚酮材料的基础实验研究和聚醚醚酮融合器在椎间融合术中临床应用做简要综述。
关键词：聚醚醚酮；融合器；椎间融合；融合率；融合器沉降
本文引用格式：李猛,韩庆斌,张道鑫,等.聚醚醚酮融合器在椎间融合术中的运用研究进展[J].世界最新医学信息文摘,2019,19(61):66-67.
0引言
随着我国步入老龄化社会，以颈肩腰腿痛为主要表现的脊柱退行性变发病率日益凸显，对于部分患者经严格保守治疗后无效需行椎管减压椎间融合固定手术，术后远期效果取决于椎间融合效果。椎间融合术运用临床有近百年的历史，最初用于治疗脊柱结核和脊柱侧弯，后经临床技术发展，其适应症不断扩大。Bagby于1988年首次将椎间融合器用于椎间融合术，后来各种材质融合器被研制出来并用于临床，主要包括金属（如钛）与非金属（如聚醚醚酮、碳纤维）材质。
1聚醚醚酮一般性能
聚醚醚酮在强度、刚度、抗腐蚀、抗水解等方面表现出良好特性，而且还有很好的X射线透射特效性。弹性模量是评价骨科植入材料一项重要指标，聚醚醚酮的弹性模量为3-4 GP，相比金属材料如钛（约180GP)，更接近皮质骨（约18GP)。Gittens RA等[1]研究发现，高弹性模量高造成应力遮蔽效应，使得植入物周围骨质无法受到应力刺激而被吸收，金属材料由于高弹性模量易产生上述效应，导致植入体松动甚至移位，且骨质吸收后为细菌提供侵入提供通道，增加感染风险；弹性模量相对较低的聚醚醚酮能减少此类并发症的发生，从而提高融合率并且有利于维持椎间隙高度。此外，作为骨科植入材料应具有良好的生物相容性，刘利君[2]通过对聚醚醚酮融合器植入人体安全性进行研究，结果发现聚醚醚酮对于人体细胞、粘膜及皮肤刺激小，几乎不引起全身反应，认为聚醚醚酮是一种较安全的体内植入材料。Wang等[3]经研究发现，金属生物材料如钛合金在体内生理酸碱性环境中，易发生化学变化使得金属离子释放，影响植入物效果。聚醚醚酮曾获得FDA许可，准予作为体内植入材料，运用于脊柱手术后，并不会引起明显炎症反应，对神经组织刺激小[4]。
2聚醚醚酮实验研究
作为一种有机材料，聚醚醚酮具有生物学惰性。其表面具有的疏水性，影响新生骨在其表面附着，使得移植物与骨组织之间的骨整合能力差，在临床运用中会出现许多并发症，如融合器移位、下沉和形成假性关节等[5]。为提高聚醚醚酮生物学活性，需通过各种技术手段对其进行处理，主要包括表面结构修饰和添加活性复合材料。
2.1聚醚醚酮表面修饰试验研究
Evans等[6]通过一定技术手将聚醚醚酮表面多孔化，通过动物模型试验发现，与普通聚醚醚酮相比，经多孔化后，在保证聚醚醚酮作为骨移植物必要强度同时，增强了聚醚醚酮的诱导成骨的能力。羟基磷灰石是骨骼的主要无机成分，具有良好骨整合及骨传导作用，闫鹏涛等[7]采用一系列技术，在聚醚醚酮和钡组成混合材料表面，涂覆纳米羟基磷灰石等材料，通过动物实验检测成骨能力，结果表明：随着纳米羟基磷灰石填充量的提高，诱导成骨能力增强。Han[8]等运用电子束沉积的方法在PEEK的表面镀上一层钛金属膜，经过一系列处理变成了二氧化钛涂层，通过动物实验得出骨-种植体的结合率，结果显示：附有二氧化钛涂层PEEK的骨-种植体的结合率高达60%，而纯PEEK只有30%，表明经二氧化钛涂层后的PEEK材料具有更强的骨整合能力。
2.2聚醚醚酮复合材料实验研究
Yu等[9]在聚醚醚酮融合器中混入羟基磷灰石，通过浸入与人体成骨环境类似液体中观察成骨效应，结果证明混入羟基磷灰石后能改变聚醚醚酮的诱导成骨能力，且随着混入羟基磷灰石的量增加而加强。Converse等[10]进一步研究发现，混合材料纵向抗拉强度会随混入羟基磷灰石的量着改变。碳纤维是一种微米级线性材料，现已经成为广泛使用的复合增强材料，石志才等[11]将碳纤维混入聚醚醚酮融合器中，通过动物实验发现混合材料孔隙内有大量新生骨形成，证明混入碳纤维能增强聚醚醚酮骨整合及骨诱导活性。
目前，大多数聚醚醚酮改性的研究尚处于基础实验阶段，经表面修饰及各种材料混合后聚醚醚酮的生物学活性提高，但目前存在着改性后的聚醚醚酮本身的特性如强度、刚度等同时发生改变，需进行更加精确的研究以满足临床使用的需要。
3聚醚醚酮融合器临床研究
在椎间融合术中，手术方式及融合材料决定着椎间融合效果，选择最佳的融合材料是目前研究的热门领域。最初融合材料自体骨，运用临床以来取得了满意的效果，被视为各种融合方案中的金标准。一般临床上，自体骨多取自髂骨，但取骨量有限，并且供骨区术后伤口感染、血肿形成及皮神经损失等并发症，增加了患者疼痛及住院时间。目前临床上也常用人工骨（其主要组成成分为磷酸钙、羟基磷灰石）作为自体骨的替代材料，但由于人工骨脆性大，不能提供足够的支撑强度，且易吸收，导致术后椎间隙高度的丢失[12]。聚醚醚酮融合器，设计成上下两端开口的柱形结构，其中填充椎板减压后的自体颗粒骨，加大了植骨与上位及下位椎体的接触面积，增加融了合率。上下两端的锯齿样结构防止融合器松动、移位。
Sharma等[13]回顾分析了运用前路椎间盘切除植骨融合术治疗120例颈椎病患者，按融合材料不同分为聚醚醚酮融合器组60例，自体骨组60例。对两组患者随访12个月，结果显示：两组术后效果较术前都有改善，但自体骨组发生下沉和节段性前凸消失明显大于聚醚醚酮融合器组，这使得JOA评分在6个月后改善不明显，且自体骨组容易出现供区并发症。Niu等[14]运用前路椎间盘切除植骨融合术治疗53例颈椎病患者，根据椎间植入材料分为聚醚醚酮融合器组25例，其中填充同种异体骨移植；钛合金融合器组有28例，其中填充自体骨和磷酸钙混合物移植。对两组患者随访12个月，结果显示：聚醚醚酮融合器组全部融合，而钛合金融合器组的融合率为86%，通过测量颈椎矢状位节段性角度、椎间隙丢失高度等发现，相比钛合金融合器，聚醚醚酮融合器能更好维持颈椎正常生理曲度和椎间隙的高度，提高颈椎的稳定性。Weisbrod等[15]运用颈椎病前路手术治疗60例颈椎病患者，采用聚醚醚酮融合器并联合使用rhBMP-2，随访24个月，影像学结果显示术后3个月融合率高达38%，最终所有病例都达到融合效果。结果证明聚醚醚酮融合器联合联合使用rhBMP-2可提高椎间融合率。
和大多数融合器一样，聚醚醚酮在临床使用中也会出现移位、下沉和假性关节形成等并发症。其中，融合器沉降被大量研究。Zhang等[16]回顾分析了应用聚醚醚酮融合器行前路颈椎间盘切除融合术在治疗颈椎退行性疾病中的疗效，并通过测量椎间隙高度、评价JOA与NDI分数，采用多变量逻辑回归分析方法探讨术后融合器沉降相关的危险因素，结果显示：在术后6周内，高龄、终板去除、不融合是发生沉降的危险因素。Lee等[17]通过研究发现，术后是否发生融合器沉降，对于临床症状的缓解无明显差异。Bartels等[18]的一项回顾性研究表明，不同融合节段影响融合器沉降发生，在C6/7行融合术，术后发生融合器沉降明显高于其他节段。Yangd等[19]回顾分析应用聚醚醚酮融合器行前路颈椎间盘切除融合术，研究发现，术中椎体间撑开力度过大术后发生融合器沉降明显升高。Ting等[20]倾向认为，融合器与骨面接触过少是发生沉降的危险因素之一。目前，大多数有关融合器沉降的研究仅建立在中短期随访基础上，其影响因素众多，需进行长期大量病例研究。
4总结与展望
综上所述，PEEK作为融合器材料，相比传统材料，在促进融合、维持椎间隙高度、改善临床症状更具生物力学优势。然而有关聚醚醚酮融合器的临床研究，缺乏长期、大量病例随访及多中心随机对照试验来验证其疗效及并发症。目前，随着材料学不断发展，研制出了可吸收材质融合器，但目前还处于实验室阶段，聚醚醚酮融合器仍为目前临床上使用的主流融合器。相信随着基础研究与临床运用的不断深入，经修饰改造后的聚醚醚酮融合器能逐步运用临床，带来更好的临床疗效。
参考文献
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