圆柱状钛网（Titanium Mesh Cages TMC)在颈椎椎体完全切除或次全切除手术中的应用已经相当普遍，将充填自体骨或异体骨的钛网作为椎体被切除之后的替代支撑结构已有数十年历史，其临床价值也已得到广泛认可。但应用钛网作为椎体切除后的替代结构所伴随的合并症也同样受到关注，尤其因钛网两端陷入相邻椎体内造成颈椎塌陷及其继发的颈部疼痛、颈椎后凸畸形、神经功能障碍，甚至内固定失败等合并症更受到越来越多的负面评价。据有关文献在对数百例病例进行观察后发现，圆柱状钛网植入颈椎后发生塌陷的比率高达50%-79.7%，而对于骨质疏松的颈椎，植入钛网后发生塌陷的可能性还将大幅增加。

　　造成钛网塌陷的因素较多，年龄、性别、骨骼内部矿物质含量、手术当中相邻椎体终板的处理质量、内固定钢板和螺钉的支撑强度及颈椎周围韧带（尤其后纵韧带)的完整性等因素都或多或少会影响到钛网的抗塌陷能力，而钛网本身的缺陷，包括两端较小的接触面积、与相邻椎体终板解剖形态的不适应及局部应力过于集中等因素恐怕为诸多影响因素中最为重要者。正因为此，不少学者近年来致力于探索人工椎体的新设计，包括选用弹性模量更接近于人体骨骼的新型材料（如Pick材料），以及增加人工椎体两端与相邻椎体终板之间的接触面积以减少单位面积压强等。鉴于人口日益老龄化，接受手术治疗的骨质疏松患者正在显著增多的状况，设计和生产能较好防止塌陷的人工椎体无疑具有十分现实和十分重要的临床意义。

　　3D打印技术，尤其金属材料3D打印技术的兴起和发展为新型人工椎体的设计和制造提供了前所未有的良好契机。我们从2009年开始对金属材料3D打印技术进行探索和研究，在前期动物实验研究取得安全性、可靠性和有效性数据的基础上，设计出一种以钛金属粉末（钛铝6-4矾Ti6Al4V，与现行大多数钛合金脊柱内植物完全相同的成分）为原材料，应用电子数熔融技术（Electron Beam Melting
EBM， 金属材料3D打印技术中的一种）制成的新型人工椎体，其主要物理特征为带有模拟人体骨骼骨小梁结构的金属孔隙，两端截面较大，且设计为穹窿形，以便与相邻椎体终板之间有最大面积和最佳形态的接触，并在人工椎体与相邻颈椎椎体紧密贴合的状态下使邻接椎体的骨质长入人工椎体的金属孔隙，实现人工椎体与相邻椎体的牢固融合。

　　颈椎人工椎体设计并制成后经过相关力学测试及检验后被批准于2012年9月进入临床观察。该临床观察项目被设计为前瞻性非随机控制的多中心研究，参加临床观察的医疗单位包括北京大学第三医院骨科和山西医科大学第二附属医院骨科。观察项目中病例选择颈椎病需要行单节段椎体次全切除减压，椎体间人工椎体植入并行钛板及螺钉固定（Anterior Cervical Corpectomy and Fusion即ACCF) 者。观察组和对照组各22例。观察组病例采用孔隙金属人工椎体植入及钛板螺钉固定，对照组采用传统钛网（强生辛迪思公司生产）植入及钛板螺钉固定。为便于数据的对比和分析，尽量减少除人工椎体与钛网之外的其它影响因素，观察组与对照组均采用相同的钛板及螺钉固定系统（强生辛迪思公司生产的VA颈椎前路带锁钛板及螺钉固定系统）。每例患者术前、术后第1至3天、术后3个月及术后6个月均对JOA评分（日本骨科学会脊髓功能评分系统）做出评价，同时并摄X线正位及侧位平片，对人工椎体或钛网的地融合情况以及是否发生向相邻椎体的塌陷（塌陷程度）作出评价。

   研究资料显示，在6个月随访时，人工椎体的塌陷情况显著好于钛网。尤其在发生大于3mm的严重塌陷方面，人工椎体组仅有1例，而钛网组则由高达8例。但对病例资料作进一步分析时发现，观察组中的1例大于3mm的严重塌陷在手术后即刻已经发生，与相邻椎体终板骨质被破坏具有直接关联，且患者颈椎骨质比较疏松。据此似可推断，当相邻颈椎椎体终板骨质被破坏后，人工椎体防止塌陷的作用尚不够理想。因此，人工椎体防止塌陷的前提条件之一为相邻椎体的终板骨质需要保持完整。相形之下，无论相邻终板骨质保持是否完整，其均有较高的塌陷率，并且大于3mm的严重塌陷发生比例也较高。

　　观察及随访的影像学资料（包括X线片及CT）还显示，由电子束熔融（EBM）技术制成的带有金属骨小梁孔隙的颈椎人工椎体在3个月和6个月随访时可见良好的骨长入结果。由于大量骨长入，使人工椎体与相邻椎体形成满意的骨性融合。

　　上述临床观察项目所取得的结果表明，新型3D打印人工椎体（即用电子束熔融技术加工钛粪所制成的带有金属孔隙结构的手术内植物）在骨性融合方面和防止塌陷作用方面具有十分显著的优势。根据已经获得的成果，我们不难预期这种人工椎体未来势必在一定程度上取代现行普遍使用于临床的钛网。尤其该人工椎体可有效防止椎体塌陷的优点，对于颈椎病伴有骨质疏松的患者将是福音。

　　在人工椎体设计与进行临床观察的前期与同期，我们还对带有金属“骨小梁”结构的颈椎内植物进行动物试验研究。我们选用16只小尾寒羊进行相关实验。金属骨小梁人工椎体植入动物体内的融合情况令人鼓舞。Mecro-CT图像显示人工椎体植入6周后即可见多量骨组织长入，12周时骨长入进一步增加。硬组织切片及利用组织切片进行测量的结果显示，6周时人工椎体金属孔隙内的骨长入约为20%，而12周时，骨长入量可达到30%。

　　上述有关应用3D打印技术制成的带有孔隙金属的人工椎体为未来脊柱外科内植物的研制探索出一条新的途径。通过相关研究的步步深入，我们有理由相信，孔隙金属骨科内植物假体的问世将对骨质疏松患者的手术治疗带来新的选择。仅就颈椎人工椎体这一项而言，其自身与相邻椎体可以实现骨长入并最终完成骨性融合的特性，其通过增加并改善植入物两端接触面，从而有效防止塌陷的特性，都将在骨质疏松患者的治疗中发挥日益重要的作用。