PEEK应用综述

1.亲电路线合成的PEEK比亲核合成的具有更多的2型晶型。

2.亲电：DPE（二苯醚）单体 + TPC(对苯二甲酰氯) 低分子量PEEK，原因是制备

过程中的低聚物会在溶剂中结晶影响进一步的聚合。

3.亲核：4,4, 二氟二苯甲酮 + 苯酚 +DMAc（二甲基乙酰胺）/K2CO3 分子量更大

的均聚物/共聚物。

翁习生

北京协和医院骨科

一概述

聚醚醚酮树脂（Polyetheretherketone，PEEK）是一种新型特种热塑性工程塑料。最

早由英国ICI公司(后改为Victrex公司)于1978年开发，后来由Victrex公司的子公司Invibio公司于90年代末期率先开发出医用级PEEK材料（商品名为PEEK-OPTIMA）并通过FDA和CE的广泛认证。它具有以下特性：机械强度高；弹性模量与皮质骨相近；摩擦性能

优异；可透X线；蠕变量低，惰性高；生物相容性出色；耐化学腐蚀和辐射；加工方式灵

活多样等。PEEK于上世纪80年代末首先应用于骨科创伤内固定器械及股骨柄假体的研究，上世纪90年代中后期各厂商开始将其应用于脊柱椎间融合器。目前，Invibio公司已经将

单一的PEEK-OPTIMA材料扩展为涵括50多个不同级别的PEEK材料家族（图1），并广泛

应用于创伤、脊柱及关节外科内植入物。本文就其在骨科植入物方面的应用进展及其与其

它材料的比较进行综述。

二脊柱外科植入物

1. PEEK用于椎间融合器

脊椎融合领域较早应用PEEK材料。上世纪90年代美国AcroMed公司首先将PEEK应用于椎间融合器（Cage）。PEEK椎间融合器能够兼容X光拍照和磁共振成像，并且弹性模量

值较低；而钛金属易于产生伪影，并且弹性模量高有较高的塌陷风险，因此与钛金属相比

更具优势。此外，PEEK可避免自体移植物的并发症以及同种异体移植物的缺陷。有文献报

道与自体移植物相比，PEEK引起并发症的概率为6.24–12.26%，而自体移植物则为16–64.14%。[1]

一项研究对连续15例单节段颈椎前路Solis颈椎间融合器（采用PEEK材料制成）融

合术治疗神经根型颈椎病或脊髓病的评估分析（平均术后随访时间为18个月）显示，其6

个月时的融合率为93.33%。研究者由此得出结论，正是PEEK材料的物理特性及融合器的

设计赋予它极高的融合率、较低的下沉率及良好的稳定性。[2]

另一项研究则比较了切除前路椎间盘并植入自体骨植入物或PEEK融合器之后，椎间孔高度随时间的变化。30例患者在46个节段采用Smith–Robinson椎体间融合技术进行了颈前

路显微椎间盘摘除手术和自体髂骨移植手术。另外35位患者在41个节段植入了PEEK椎间融合器。18个月后进行随访，各组间未出现临床康复、融合状态和Cobb氏角差异。两组

患者的术后椎间孔高度均得到显著提升，神经根压力减小，PEEK融合器仍能充分保证椎

间孔的高度。[3]

另有学者比较了经椎间孔入路椎间融合术（TLIF）中使用PEEK融合器和同种异体皮质股骨进行椎间融合。结果发现这两种材料在促进接受经椎弓根螺钉固定进行TLIF治疗的患者的椎间融合、维持术后椎间盘间隙高度及达到理想的临床功效方面均极为有效。PEEK融

合器的优势包括较低的沉陷率及射线可透性，因而便于对骨骼生长状态进行观察。该项研

究评估了39例进行单节段TLIF治疗的患者，他们均采用PEEK融合器（18例患者）或同

种异体皮质股骨（FCA）（21例患者）作为椎间支撑器。X光图像显示PEEK组的所有患者

均出现融合，而FCA组患者的融合率为95.2%。FCA组的一例患者出现了假关节，需再次手术。这两组患者术后前凸角度的平均变化值小于2.20度，术后Oswestry功能障碍指数（ODI）与术前相比平均增加了40分。这两组患者之间的前凸角度（p = 0.415）和ODI分值的平均变化值无明显差异。[4]

2. PEEK用于腰椎经椎弓根螺钉动态固定系统

2005年美国FDA已批准PEEK腰椎经椎弓根螺钉动态固定系统（商品名CD-Horizon Legacy PEEK rod (Medtronic Sofamor Danek公司, 美国)）应用于单节段腰椎椎间融合。该系统包括钛合金椎弓根螺钉和PEEK弹性棒（直径6.35mm）（图2）。其在完成椎管减压后，植入椎弓根螺钉，在保持一定张力的情况下，将PEEK弹性棒固定于椎弓根钉。张力和压力的大小通常决定于弹性棒的长度。该装置的设计目的是卸载退变椎间盘和关节突关节

的压力负荷，同时保留正常的活动度。另外可降低椎弓根螺钉与骨界面的应力，进而降低

螺钉拔出及断钉风险。还有一个优点是有利于术后的放射学评估。但目前缺乏大样本临床

研究报告，Highsmith[5]在其小样本病例报告中报道其应用于三例患者临床效果满意。2008

年Depuy公司也推出其PEEK腰椎经椎弓根螺钉动态固定系统（商品名EXPEDIUM™ PEEK

Rod System，Depuy公司，美国）, Ponnappan等[6]进行的生物力学测试表明：5.5mm PEEK弹性棒与同直径钛合金棒在后外侧融合（PLF）和后路椎体间融合术（PLIF）提供的

稳定性相似。弯曲测试67度PEEK棒无折断。扭转测试30度PEEK棒无明显变形。但目前

该系统的临床使用报道尚少。

目前有厂商还推出了添加20%硫酸钡的PEEK材料用于腰椎后路弹性棒（Invibio公司，英国）。它除了具备PEEK材料本身固有的特性和较好的显影性外，另外其表面硬度在潮湿的环境下明显增加，可以显著增加钉棒结合部位的抗切迹能力，从而降低其发生断裂的风险。

3. PEEK 应用于腰椎棘突间植入物系统

第一代Wallis系统开始于1986年，是由钛内固定器和2条涤纶索带组成的棘突间动

力化固定装置。从1988～1993年，Senegas等[7]对2组各40例既往行L4、L5椎间盘切除

术但术后复发需行二次椎间盘切除术的患者，进行了前瞻性非随机对照实验。两组患者的

腿痛改善基本一致，而接受棘突间置入物的患者下腰痛改善更加明显，更多患者不再服用

止痛药物。以第一代植入物为基础，以PEEK原料代替钛合金制造了第2代Wallis系统。（图3）新固定器具有更好的弹性（PEEK的弹性是钛的30倍），而且它的使用还赋予了其足够的机械力学优势。当脊柱承受负荷时，棘突间垫将力学约束转移到脊柱背侧，降低了

作用于椎间盘和小关节上的负荷。另外，整个植入系统构成了一个固定在脊椎上的“漂浮”装置，从而可以避免植入物松动。目前该系统已被FDA批准在美国进行多中心的临床试验，而使用Wallis系统后是否加速邻近节段的退变还需进一步观察。 Senegas[7]建议手术适应

证为:（1）大块椎间盘突出行椎间盘切除术继发椎间隙高度显著丢失者；（2）椎间盘突出复发行翻修术者；（3）L5骶化时L4、L5椎间盘突出行椎间盘切除术者；（4）既往融合

节段出现相邻椎间盘退变者；（5）腰椎终板Modicl级退变导致慢性下腰痛者。PEEK还被

应用于一些新的棘突间植入物系统如X-STOP（Medtronic Spine，美国），BacJac (Pioneer Surgical Technology，美国)和Flexus (Globus Medical，美国)。相比Wallis 系统，这些新的棘突间植入物系统可微创植入并提供更大的接触面积以降低植入物下陷风险。

4. PEEK应用于人工椎间盘及人工髓核

1956年首次出现了椎间盘假体(artificial disc replacement,ADR)的概念。ADR的主要优点是恢复了脊柱运动单位的运动学能力和载荷特性，达到分担负荷、节段性稳定和节

段性运动的目的。同时去除了椎间盘源性腰痛的致痛根源。从机能上而言，椎间盘置换装

置可分为人造橡胶和机械性装置两类。

历史上，最早的以聚醚醚酮（PEEK）作为植入隔离物。机械式髓核置换装置的优点包括强

度和持久性。相关的弱点包括通过植入物维持一种平稳的压力分布和缺少缓冲。其它的缺