各种脊柱植入物的种类特点及主要优势见表1。

2.1  VBS支架  椎体支架(Vertebral Body Stending, VBS，瑞士)是一种经皮微创治疗椎体压缩性骨折的装置，主要结构是头端包裹着球囊的钛合金支架，球囊与可膨胀式气囊类似，可用于充气膨胀与支架撑开重新复位塌陷的椎体，将支架留在椎体内部并撤出球囊，在低压状态下向支架空腔内注入骨水泥^[14-15]。适应证主要是没有后壁受累的骨质疏松性椎体压缩骨折，以及椎体骨皮质完整的椎体内溶骨性病变^[16-17]。椎体支架置入需在透视下通过双侧椎弓根入路，在椎体内向中线对称的放置2个支架，充气系统需要同时扩张两侧的支架，膨胀的支架可在椎体内创造一个明确的空腔，允许在低压下注射骨水泥。生物力学实验显示，VBS椎体成形术与球囊后凸成形术相比，对伤椎的高度恢复明显占优势^[18-21]；同样在减轻疼痛方面，临床试验更倾向于VBS椎体支架成形术而不是后凸成形术。另外，VBS椎体支架在有效维持椎体高度的同时为骨水泥注入提供空腔，有利于减少骨水泥渗漏^[21]。但WERNER等^[22]进行一项VBS椎体支架与球囊相比较的试验，结果显示VBS相比于球囊后凸成形术在骨水泥渗漏、辐射暴露时间和神经系统后遗症方面没有益处。理论上来说，在撤出球囊后有支架的支撑作用，可避免恢复的椎体高度再降低，对脊柱后凸畸形纠正更具优势^[23-25]。

2.2  Jack椎体扩张器   Jack椎体扩张器(中国，江苏)是依据解剖上胸腰段椎弓根高宽比例特点来设计的，其扩张器的头部采用可折叠设计，操作时需保证扩张器头部竖立，使面积较宽的部分对向上下终板，顺时针旋转手柄张开扩张器，撑开上下终板复位塌陷椎体，并形成椎体内空腔在注射骨水泥加固^[23，26]。Jack椎体扩张器设计上分为4.8 mm×7 mm及5.3 mm×8 mm两种型号，其最大撑开高度和骨水泥容量分别是16 mm，2.0 mL和19 mm，2.5 mL。卞元健等^[27]应用Jack椎体扩张器和经皮球囊椎体后凸成形分别对24例椎体压缩骨折标本进行生物力学实验对比，结果表明两者术后在椎体的最大载荷、抗压强度及刚度方面并无明显差异，Jack椎体扩张器还可以有效提高骨质疏松性椎体压缩性骨折术后抗塌陷能力，达到加强骨折椎体的目的。LI等^[28]报道了16例接受Jack椎体扩张器手术的椎体压缩性骨折患者并进行平均19个月随访，表明Jack椎体扩张器能有效缓解疼痛的同时，能更好地恢复椎体高度及矫正后凸畸形，并在一定程度上减少骨水泥渗漏。JIN等^[29]对218例骨质疏松性椎体压缩性骨折应用Jack椎体扩张器治疗，末次随访时椎前缘高度、Cobb角度由术前的(19.3±3.2) mm、(16.2±6.6)°改善至(24.9±2.6) mm及(8.5±5.6)°，目测类比评分、Oswestry功能障碍指数由术前的(8.2±1.3)分、(78.2± 13.3)%改善至(1.8±0.8)分、(20.9±6.8)%。但由于Jack扩张器扩张依靠的是刚性的机械张力，存在过度加压使得骨皮质发生继发性破裂的风险^[30]。另外其手术过程中所需工作通道比球囊扩张器粗，因此对椎弓根宽度较窄的病例有所限制。

2.3  SKY骨扩张系统  SKY骨扩张系统(Sky Bone Expender System，以色列)主要用于骨质疏松性椎体压缩性骨折和陈旧性椎体骨折^[31-34]。SKY骨扩张器是采用高分子聚合材料制成的可塑形套管，其操作是在建立椎弓根工作通道后，将头端套管置入塌陷椎体的中心部位，再通过尾端螺旋使套管向头端聚拢，套管聚拢呈放射状扩张，起到撑开塌陷椎体的作用，取出时反向旋转尾端使套管恢复，取出后可在椎体内留下空腔，再灌注骨水泥加固强  化^[32-33]。SKY骨扩张器分14 mm、16 mm两种规格，该装置在扩张过程中有良好的定向性。XIONG等^[34]对25例27节压缩骨折的伤椎行SKY骨扩张器治疗，随访1年伤椎Cobb角(9.8±9.76)°、目测类比评分(0.80±0.94)分、Oswestry功能障碍指数(9.13±2.45)%，与术前(17.18± 9.35)°、(6.82±2.12)分及(42.88 ±3.95)%比较差异有显著性意义。ZHENG等^[35]应用SKY骨扩张器对15例18节骨质疏松性椎体压缩性骨折手术，指出SKY具有明显的止痛作用，以及操作方便、缩短卧床时间的优势。然而SKY骨扩张器也有不足之处，如SKY骨扩张器在扩张后碎骨屑易嵌入套管间隙内从而导致不容易取出；另外头端套管聚拢时局部张力可造成骨皮质损伤，空腔的裂隙不均质，增加了骨水泥渗漏的风险。

2.4  Osseofix系统  Osseofix系统(美国，加利福尼亚州)主要应用于椎体压缩性骨折的治疗，同样是采用钛合金制作的网状椎体内固定装置，并联合骨水泥的应用对伤椎起到固定及稳定的作用，临床上主要用于T₆-L₅的椎体压缩性骨折，可经椎弓根内或外通道置入^[23，36]。UPASANI等^[37]在尸体标本上分别测试置入Osseofix系统和球囊组进行生物力学对比，通过分析表明Osseofix系统能以较少的骨水泥注入量实现较大的椎体高度复位和维持，更加符合人体脊柱的生物力学。ENDER等^[38]对32例骨质疏松性椎体压缩性骨折应用Osseofix系统治疗，随访12个月表明患者疼痛症状和椎体高度改善显著，平均目测类比评分和Cobb角分别由7.7分及11.7°改善至1.4分及10.4°。有学者也同样报道了Osseofix系统的良好临床疗效，并且强调其在减少骨水泥使用量及降低术后并发症发生率的优势^[39-41]；GHOFRANI等^[42]通过体外测试发现注入和不注入骨水泥2种状态下Osseofix系统对骨折椎体的影响差异不明显，这表明Osseofix系统并不过于依赖骨水泥的加固。

2.5  SpineJack  SpineJack(法国，巴尔马)目前在欧洲已在临床上使用，但临床报道较少。SpineJack犹如千斤顶通过撑开上下推板产生支撑力，主要应用于椎体压缩性骨折的治疗，操作时通过上下推板的机械撑开作用于上下终板来复位骨折椎体，然后在椎体空腔内注入骨水泥加固^[43-48]。NORIEGA等^[48]在2014年进行一项前瞻性多中心观察性研究，即确定SpineJack联合使用高黏度聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥用于治疗椎体压缩性骨折的安全性和临床疗效。在32例患者术后随访1年内，在疼痛、功能活动和生活质量方面有显著改善，除骨水泥泄漏高达30.8%之外，未发现与SpineJack相关的并发症。SpineJack被称为第3代经皮椎体扩大成形术的钛制机械装置，与经皮球囊后凸成形相比在手术时间、骨水泥使用量和术后椎体高度恢复均有较大优势^[48-51]。RENAUD^[52]于2015年同样报道了经皮椎弓根通道使用SpineJack结合骨水泥技术完成77例椎体压缩性骨折的微创手术，通过5年的随访表明SpineJack能提供即刻稳定性，同时可以缓解疼痛，恢复椎体功能，维持伤椎的高度及形态；虽然并发症如骨水泥渗漏的发生率与椎体后凸成形相似，但伤椎邻近椎体骨折发生率显著较低^[47，53]。

2.6  KIVA系统   KIVA系统(美国，加利福尼亚州)的重要部件是通过连续螺旋环路中可拆卸的的高分子材料聚醚醚酮线圈，操作时经过椎弓根入路，在椎体垂直方向上通过叠加数个螺旋线圈来逐步抬高压缩的椎体，精准恢复椎体的高度同时提供持久的椎体高度恢复^[54-55]。另外，植入物的管状和穿孔设计允许注入的骨水泥仅包含在螺旋管内部，从而防止骨水泥渗漏。OTTEN等^[56-57]在临床研究中发现，KIVA系统快速缓解患者疼痛症状的效果可以与经皮椎体后凸成形相媲美。RENNER等^[54]通过生物力学实验发现，KIVA不仅可在伤椎高度未完全恢复时有效提高脊柱的抗弯曲能力，且能有效矫正椎体的后凸畸形。BEALL等^[55]比较了KIVA系统与经皮椎体后凸成形在治疗304例椎体压缩骨折患者时发现，与经皮椎体后凸成形相比，使用KIVA系统术后发生邻近椎体再骨折的风险降低，同时患者平均治疗费用也降低。KIVA系统操作较简便，每增加1个螺旋环路时椎体抬高约1 mm，可精确掌握椎体恢复的高度且不依赖骨水泥加固。

2.7  记忆合金椎体支架  记忆合金椎体支架(中国，苏州)的主要材料是镍钛合金，其具有复温后的形状记忆功能和超弹性的特性。刘小勇等^[58]运用镍钛记忆合金的特性设计了一种记忆合金可扩张椎体支架，使支架置入椎体内利用温度而发生形变产生一定强度的支撑力，扩张塌陷椎体使其复位并产生椎体内空腔，再结合骨水泥加固椎体。但该合金支架复形的力量较有限，主要适用于新鲜的椎体压缩骨折。杨益民等^[59]在压缩骨折椎体标本中对植入记忆合金椎体支架进行对比性研究，结果显示其能有效地复位支撑椎体终板，是对无神经损伤椎体骨折微创治疗的新探索。多种体外实验可以表明，镍钛记忆合金的形状记忆性良好，其力学性能和抗疲劳性较为优越，其临床有效性可与常规椎体后凸成形术相媲美^[59-61]。但缺乏有效的临床数据来说明其体内长期置入的生物力学性能、骨组织长入情况以及体温反复变化对支架的影响等，有待于更深入的临床应用研究。

1994年Garfin等首次提出采用可膨胀式气囊来纠正椎体后凸畸形的设想，即经皮穿刺将可膨胀式气囊植入塌陷的椎体内部，通过充气使气囊膨胀恢复伤椎高度，矫正后凸畸形，退出气囊后形成的椎体内空腔可允许在低压下灌入骨水泥，该术式被称为经皮椎体后凸成形术，也称之为经皮球囊椎体后凸成形术^[1-3]。经皮椎体后凸成形主要应用于骨质疏松引起的胸腰椎骨折、椎体血管瘤、有溶骨性破坏的椎体肿瘤等的微创治疗，尤其是骨质疏松性椎体压缩性骨折的治疗^[4-6]。经皮椎体后凸成形后可迅速缓解骨折引起的疼痛，矫正后凸畸形，明显改善患者的生活质量^[7-8]。但随着临床的广泛应用，经皮椎体后凸成形的缺点也在显露，如骨水泥渗漏、椎体高度再丢失、邻近椎体骨折风险增高、肺栓塞等^[9-12]，其中骨水泥渗漏是最主要的并发症，发生率为27.5%- 58.2%，骨水泥可渗透至椎体内外静脉系、硬膜外腔及椎体周围组织内，可对患者造成不同程度的损害。椎体高度再丢失多发生在气囊退出后椎体再次塌陷，伤椎高度无法维持，长久以往将加重后凸畸形，严重影响患者生活质量。另外经皮椎体后凸成形后邻近椎体骨折风险增高，发生率约为14%，其原因与经皮球囊椎体后凸成形术后椎体内和椎间盘应力传导改变有关，应力改变影响至邻近椎体，造成骨折的发生。

尽管近20年来的临床证明，经皮椎体后凸成形在骨质疏松性椎体压缩性骨折的微创治疗上具有突破性意义，但对于存在的并发症不容忽视。因此，基于对经皮椎体后凸成形术的改进和发展，各种脊柱植入物相继出现并逐渐应用于椎体压缩性骨折的微创治疗。这些脊柱植入物的原理大多数是经过椎弓根或椎体后外侧进入椎体内部，通过不同形式撑开或扩张来恢复椎体高度，矫正后凸畸并形成椎体内空腔，再灌入骨水泥加固的方式，期许达到与传统经典经皮椎体后凸成形类似的临床疗效同时降低诸如骨水泥渗漏、椎体高度再丢失等并发症^[13]。但目前这些椎体植入器种类繁多，各有不同特点。文章旨在对国内外有代表性的脊柱植入物在经皮椎体后凸成形中的应用及存在的问题进行综述。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1  资料来源  应用计算机检索CNKI数据库、PubMed数据库及Elsevier数据库中收录的相关文献，查阅2000年1月至2019年6月收录的相关文章。中文检索词为“经皮椎体后凸成形术，脊柱植入物，椎体支架，椎体压缩性骨折”，英文检索词为“percutaneous kyphoplasty，Spinal implants，vertebral stents，vertebral compression fractures”。设定语言为中文和英文，包括临床研究、基础研究及综述。

1.2  检索方法

纳入标准：①有关脊柱植入物在经皮椎体后凸成形术中应用的临床和基础研究；②有关经皮椎体后凸成形术中脊柱植入物应用方法改进的临床和基础研究；③同一领域中论点、论据可靠的文献。

排除标准：①研究内容不相符的文献；②重复性研究和质量差的文献；③资料无法提取的部分文献。

1.3  数据的提取  计算机检索初检得到280篇文献，通过阅读文题和摘要进行初步筛选，排除与文章主题相关度低和重复文献，信息记录侧重于经皮椎体后凸成形术中应用脊柱植入物的临床研究，最后纳入62篇文献进行综述，其中临床研究52篇(包括病例对照和实验性研究以及技术改进等)，基础研究6篇，综述或述评4篇。文献检索结果见图1。

脊柱植入物种类较多，各具不同的结构特点，在治疗上也有侧重点，应避免因个人习惯而过分夸大某一种植入物的适用范围。如何科学而严格的把握某种植入物的临床适应证，应该根据植入物的特点以及考虑到疾病的具体情况，这里有几个方面的参考：①椎体骨折的节段。由于椎弓根横径随着胸腰椎不同节段而变化，中上胸椎椎弓根横径小于下胸椎和腰椎，因此对于本身体积较大操作较复杂的，对椎弓根内径要求较高的脊柱植入物更适用于下胸椎和腰椎，如Jack椎体扩张器、SKY骨扩张器和Osseofix系统等^{[27-28，31，38]}。而球囊、VBS椎体支架、KIVA系统侧适用范围较广。②椎体骨折的时间。陈旧性骨折因骨折时间较长，椎体内骨小梁修复愈合较为致密，椎体撑开复位比较困难，相对来说选择SpineJack、SKY骨扩张器和Jack椎体扩张器等能更产生较大的撑开力量^{[28，31，44]}。而新鲜的椎体压缩性骨折，则可选择球囊、记忆合金椎体支架等。③多发节段的椎体骨折。对于多发节段骨折，若每个骨折节段都置入脊柱植入物其真正获益有待考察，但势必会加大患者经济负担，此时可考虑采用可重复使用的脊柱植入物，如球囊、SKY骨扩张器和Jack椎体扩张器等。④减少并发症。传统经皮椎体后凸成形最主要的并发症就是骨水泥渗漏，据文献报道，经皮椎体后凸成形的骨水泥渗漏发生率为27.5%-58.2%^[1，9，13]。有学者比较Jack椎体扩张器、SKY骨扩张器及球囊的临床疗效，证明在Jack椎体扩张器不仅在减少骨水泥渗漏具有优势，而且在矫正后凸畸形上效果更明显，骨水泥渗漏率为2.8%，而SKY骨扩张器骨水泥渗漏率较高，达40%，与球囊相比无明显优势^[62]。SpineJack虽然骨水泥渗漏的发生率与椎体后凸成形术相似，但伤椎邻近椎体骨折发生率显著降低^[47，53]。VBS椎体支架的优势在于椎体复位后球囊撤出时支架提供一定支撑力，有效维持复位后椎体高度，同时注射骨水泥允许在低压下进行，有利于减少骨水泥渗漏^[16]。KIVA系统在快速缓解疼痛症状和维持椎体高度上的疗效也值得肯定，并且不过多依赖骨水泥的加固作用^[54-57]。

经皮椎体后凸成形是一种理念式的术式，其经典代表术式是经皮球囊椎体后凸成形，而随着各种脊柱植入物的出现和临床应用，可供脊柱医师选择不再只有球囊。这些新型脊柱植入物以不同的形式出现的目的和优势在于期许达到满意的临床疗效同时尽可能降低由于球囊应用所致的一种或多种并发症，使经皮椎体后凸成形的治疗术式更加完善。但任何一种脊柱植入物的改进都不可能做到完美，随着临床研究的深入和技术的进步终将会暴露各种问题和弊端。目前来看所存在的不足以及改进方向有：①植入物多通过椎弓根通道置入且需反复操作，必将加大对椎弓根内壁的损伤，过小的植入体可能不足以产生足够的支撑力及抗形变能力，过大的会增加破坏椎弓根、损伤脊髓的严重并发症；②有些植入物需作为永久性植入物，其应用材料的生物相容性及弹性模量等需要进一步考察，未来可尝试研发与伤椎修复相匹配的可吸收性或可重复利用的脊柱植入物来应用；③多种脊柱植入物基于骨水泥的固化来强化椎体，重建脊柱稳定，若想完全避免有关骨水泥的并发症终究难以实现，新型脊柱植入物应用还可向矫正后凸畸形同时依靠本身来强化加固椎体来重建脊柱序列稳定的方向发展。将来多种多样的脊柱植入物会向着个体化治疗方案、简单化操作流程、最优化临床疗效的方向发展。与此同时，随着数字导航、虚拟现实等技术在脊柱微创手术中的应用，将可以更加安全、高效地实施手术，更好的造福广大患者。  

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文题释义：
经皮椎体后凸成形：经皮穿刺将可膨胀球囊植入塌陷的椎体内部，通过充气使气囊膨胀恢复椎体高度，退出气囊后形成的椎体内空腔可允许在低压下灌入骨水泥，从而达到纠正椎体后凸畸形的术式。主要应用于骨质疏松症或椎体肿瘤引起的椎体压缩性骨折。
脊柱植入物：在经皮椎体后凸成形术中以不同形式撑开或扩张来恢复椎体高度，矫正椎体后凸畸形，重建脊椎的正常序列，恢复脊柱的稳定性的椎体内固定器。

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