脊柱融合术中植骨应用自体骨（尤其是自体髂骨）具有一定优势，其具有优异的骨诱导性及传导性，在植入体内后，能够提供骨爬行替代生长所需的微孔支架结构，具有良好的血管长入能力，且具有大量的成骨因子促进成骨细胞活化，是脊柱融合最理想的植骨材料^［1］。但实际临床工作中，时常会遇到自体骨可用骨量不足的情况（如脊柱感染或肿瘤的融合手术或需进行长节段融合的退变、畸形手术），此时便需要加用其他植骨材料（如异体骨或人工骨）来完成手术。同种异体骨是较常见的植骨替代材料，但因其存在传播疾病的潜在风险，且植骨融合所需时间较长，这些问题一定程度上限制了其广泛应用^［2］。

近年来，越来越多的生物材料被应用于脊柱融合术中^［3］。尤其是具有生物活性的材料，其具备良好的骨传导和骨整合性（少数还兼具骨诱导性），且方便制备，因此逐渐成为脊柱融合术中最常选用的植骨材料。目前，临床上可供选择的生物活性脊柱融合材料种类多、更新快，但缺乏规范统一的使用标准，使得实际工作中该类材料的选用相对混乱，甚至出现因材料选择不当导致术后患者出现融合欠佳或融合失败等情况。为规范脊柱融合术中生物活性材料的应用，充分发挥其功能优势，切实提升患者临床治疗效果，中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会基础研究与转化学组牵头、组织国内脊柱外科领域专家，通过检索Pubmed以及中国知网（CNKI）等数据库查阅相关中英文文献、先后两轮问卷调查以及四次专家讨论会，最终制定出本共识，以供临床参考。

生物活性材料是指一类植入体内后，其表面能够与相邻组织发生生物或化学反应形成紧密连接，进而促进细胞活性或新组织再生的生物材料。应用于脊柱融合术的生物活性材料通常是指具有成骨活性的材料，这类材料植入体内后能够释放钙磷离子，或能够提供成骨活性因子［骨形态蛋白（BMP）等］来促进融合的发生。脊柱融合生物活性材料，按材料性质分类，通常包括磷酸钙、硫酸钙、生物活性玻璃（bioactive glass，BAG）以及生物活性复合材料等几类^［3］；而按材料功能分类，包括非结构填充材料（人工骨）和结构性支撑材料（融合器）两大类。

脊柱融合术中使用的人工骨材料通常是进行非结构性的填充植骨使用。常见的规格包括条状、颗粒状或膏体状（液态）。应用范围包含了脊柱所有需要植骨融合的手术，如脊柱后外侧植骨融合术（PLF）、椎间融合术（LIF）或骨折椎体内的液态人工骨植骨术。人工骨对材料自身成骨活性具有较高要求，因此，生物惰性材料不能够作为人工骨应用于脊柱融合术中。例如，椎体成形术中最常用的骨水泥材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），是一种没有生物活性的惰性材料，其注射进入椎体只是作为维持椎体高度的力学支撑结构，材料与宿主骨之间属于机械锚定的接触，并不涉及融合。

1.磷酸钙人工骨：多孔磷酸钙是目前最常用的脊柱融合人工骨材料。按成分不同又分以下三类：羟基磷灰石（HA）、β-磷酸三钙（β-TCP）以及两者按比例混合的双相磷酸钙（BCP）。其中HA成骨性优异但可吸收性最差，而β-TCP生物降解性优异，BCP则通过改变HA/β-TCP比例关系可调控其在体内的降解速度以及成骨能力^{［4, 5, 6, 7, 8, 9］}。临床上也由此形成了诸多不同品种的磷酸钙人工骨产品可供选择。

在后外侧融合手术中，通常应用的是颗粒状（或条状）的β-TCP或BCP人工骨。其生物活性体现在于植入体内后，材料降解下来的Ca、P离子能为新生骨形成提供原料。Lehr等^{［4, 5］}对比分析了BCP人工骨和自体骨在100例腰椎后外侧固定融合手术（PLF）中的临床结果（证据等级Ⅰb），通过同一患者脊柱双侧随机植入不同植骨材料的对照试验，结果证明BCP人工骨植骨融合率与自体骨相当。

而在椎间融合术中，磷酸钙人工骨也有作为融合器内填充植骨材料的报道。在颈椎前路减压融合术（ACDF）、腰椎后路椎间融合术中［经椎间孔腰椎椎间融合术（TLIF）或后路腰椎椎间融合术（PLIF）］，该人工骨可与减压获得的自体骨颗粒混合植骨，多项随机对照试验（证据等级Ⅱb）报道其术后1年植骨融合率为82.2%~91.7%，与自体髂骨相当^{［6, 7］}。而在前路腰椎椎间融合术（ALIF）/侧前方入路腰椎椎间融合术（OLIF）/侧方入路腰椎椎间融合术（LLIF）中，单纯使用该人工骨填充融合器进行椎间融合，文献报道（证据等级Ⅳ）术后1年融合器内部植骨融合率为70.9%~77.8%，有待进一步提高^{［8, 9］}。

磷酸钙液态人工骨（calcium phosphate cement），或称自固化磷酸钙人工骨是通过将磷酸钙粉末和固化液按比例调和成膏体状，可注射填充于任意形状的骨缺损处（如椎体内），以期达到植骨融合的目的。目前脊柱融合术中，一般应用该类液态人工骨于骨折椎体内植骨强化^［10］或经皮椎体后凸成形术（PKP）^［11］等手术中。其实际临床效果目前尚缺乏有力的研究证据。

专家意见1：磷酸钙人工骨的融合效果弱于自体骨，脊柱融合术中使用该人工骨时，建议将其与自体骨（髂骨或减压获得的自体碎骨）混合后植于植骨部位（半数专家建议比例最好能够达到1∶1）。该人工骨适用于脊柱退变、创伤、畸形的患者；对于肿瘤患者，可酌情使用；但对于脊柱感染性病变（包括结核），一般情况下应尽量避免使用。对于缺乏足够自体骨用以装填椎间融合器时，例如ACDF术，3/5的专家同意单独使用该人工骨进行融合器装填；而ALIF/OLIF/LLIF等术中，仅1/3的专家同意单独使用该人工骨进行融合器装填。

2.硫酸钙人工骨：硫酸钙具有良好的自固化性和可塑性，具备良好的骨传导性，同时因其可微溶于水，在植入人体后最终将完全降解^［12］。和磷酸钙类似，硫酸钙人工骨也同样包含颗粒状人工骨和液态人工骨两种形态。

硫酸钙人工骨多需与自体骨混合后，植于脊柱后外侧完成融合。相较于磷酸钙人工骨，硫酸钙的临床研究报道相对较少^{［13, 14, 15, 16, 17］}。Buser等^［18］通过系统评价（证据等级Ⅲa）综合评估硫酸钙人工骨应用于腰椎融合术的融合效果，结果发现：3项相对偏倚较小的回顾性研究显示通过硫酸钙人工骨混合自体骨进行植骨，其整体融合率与髂骨组相当；而与之相反的1项随机对照研究则显示硫酸钙人工骨因降解速度过快，单纯植硫酸钙人工骨侧别的植骨融合率显著低于对侧（植自体髂骨）。此外，临床上硫酸钙人工骨因其可降解的特性，多数时候是与其他成骨活性材料［如脱钙骨基质（DBM）］结合成为复合材料进行植骨，因结合了具有骨诱导性的材料或蛋白，其实际融合效果较单纯的硫酸钙人工骨显著提高^{［13，16, 17］}。

硫酸钙也可制备成液态人工骨，并具备固化产热少（常低于30°）、可降解等特性。通常应用于椎体成形术或骨折伤椎椎体植骨术中。目前其临床应用报道多应用于胸腰椎骨折伤椎内植骨，但其实际植骨融合效果和磷酸钙材料相当，目前尚缺乏有力的临床证据支持。

专家意见2：硫酸钙人工骨实际植骨融合效果与磷酸钙人工骨相当，同样推荐作为自体骨的补充植骨材料，但非替代物进行临床应用。使用时建议将该人工骨与自体骨混合后进行植骨（半数专家建议自体骨/硫酸钙人工骨比例尽量能够达到1∶1以上）。在ACDF术中，3/5的专家同意单独使用该人工骨进行融合器装填；而ALIF/OLIF/LLIF等术中，1/3的专家同意单独使用该人工骨进行融合器装填。对于磷酸钙或硫酸钙液态人工骨，2/3的专家认为在临床适应证合适时，可以选用其进行椎体内植骨，但其中70%的专家认为其融合效果仍需将来更多的临床证据来明确。

3.BAG：BAG是一类由多种无机氧化物（目前最常见的为45S5 BAG）为基础构建的生物活性陶瓷。该材料植入体内后，表面会形成与骨组织类似的HA矿化层，与宿主骨形成紧密的化学键合，并具有一定促进成骨相关基因的表达进而促进骨融合的作用^［19］。20世纪末，45S5 BAG人工骨开始应用于脊柱融合术中。Ameri等^［20］将45S5 BAG人工骨和局部自体骨混合应用于脊柱侧凸后外侧植骨融合手术，与自体髂骨植骨组对比，融合率相当。近期的临床应用也表明（证据等级Ⅳ），45S5 BAG人工骨应用于颈腰椎后外侧植骨或椎间植骨融合，其植骨融合率为93%~100%^{［21, 22］}。因BAG临床植骨融合效果较好，越来越多的新型的BAG人工骨正被逐渐研发并应用于临床（例如S53P4 BAG等）。但遗憾的是，目前国内尚无BAG产品以及相关临床报道。

专家意见3：仅半数专家对BAG人工骨相对了解并完成相关问卷调查。基于以上专家的意见，BAG与磷酸钙或硫酸钙人工骨类似，建议与自体骨混合进行植骨（1/2的专家建议自体骨/BAG人工骨达到1∶1以上）。主要适用的疾病为退变、创伤和畸形。应用于椎间融合术时，45%专家认为该材料适用于ACDF术中填充融合器，50%的专家认为其适用于ALIF/OLIF/LLIF术中填充融合器。

4. DBM/BMP复合人工骨：临床上常用的DBM是由皮质骨经酸洗脱钙等步骤处理之后所获得的生物活性材料。去矿化处理使DBM中自然含有的BMP得以充分暴露出来，起到骨诱导作用^［23］。而DBM通常还需与其他具有骨传导性的多孔材料（如硫酸钙等）进行复合，最终组成DBM人工骨应用于脊柱融合术中^{［13, 14，24］}。BMP复合人工骨则是直接将重组人体骨形态蛋白-2或7（rhBMP-2或rhBMP-7）与可吸收胶原海绵（或磷酸钙陶瓷）复合后作为人工骨使用。此类复合人工骨也是目前唯一具有骨诱导性的植骨材料。

这类材料的应用存在一定成本-效益比问题，同时也存在一定争议，特别是BMP人工骨。rhBMP-2自2002年获美国食品药品监督管理局（FDA）批准开始应用于脊柱融合以来，其超适应证应用（如应用于ACDF或TLIF术）和并发症的发生争议不断。2014年版美国神经外科医师协会腰椎融合术相关指南中^{［25, 26］}，对腰椎椎间或后外侧融合术中使用DBM人工骨混合局部自体骨植骨持推荐态度（同时认为rhBMP-2可考虑作为自体髂骨的替代物），但也强调了需要特别考虑和关注rhBMP-2可能带来的异位骨形成、神经根炎等并发症问题。近期的系统评价研究（证据等级Ⅰb）也同样显示，在腰椎椎间或后外侧融合术中，rhBMP-2或rhBMP-7人工骨能显著提高融合率，其融合效果与自体髂骨相当^［27］。但另一项ACDF术中BMP人工骨应用的系统评价研究（证据等级Ⅱb）结论显示，其在颈椎可能导致危及生命的严重并发症（如血肿所致气道梗阻等），因此并不推荐用于这类手术^［28］。BMP本身具有一定炎症和异位成骨效应，应用于ACDF术会加重颈前软组织的水肿，可能引起椎前异位骨化等，致使术后吞咽困难的发生率及严重程度均明显提高^{［29, 30］}，文献报道其风险发生率较非BMP组增加了2~10倍^［31］。

专家意见4：DBM/BMP人工骨效果总体优于磷酸钙/硫酸钙人工骨，40%的专家认为BMP人工骨的效果能够与自体骨相当。该类人工骨在使用上还是推荐与自体骨混合植骨，尤其是DBM人工骨（1/3的专家认为在混合使用时，自体骨/DBM人工骨比例最好能达到1∶1以上）。其主要适用的疾病包括：退变、创伤及畸形，另外有约30%的专家认为该类人工骨适用于肿瘤疾病，但90%的专家认为不适用于感染疾病。对于ACDF术，60%的专家认为可使用此类人工骨填充融合器；而对于ALIF/OLIF/LLIF，75%的专家认为此类人工骨适合用于融合器内填充。

椎间融合器通常是由具有一定力学强度的结构性支撑型生物材料制备而成。其主要作用是作为支撑承重结构维持椎体间高度，促进融合器内部（及外部）填充的植骨材料与邻近椎体之间发生骨融合，同时希望融合器-骨界面之间也实现骨愈合（或整合）。当然也有少部分融合器设计就是作为独立的结构性植骨块（Spacer）植入椎间隙（不填充其他植骨材料），完全依赖融合器自身与上下椎体间发生融合。

钛合金（Ti）以及聚醚醚酮（PEEK）作为骨科内植物应用得较为成熟，其相应的融合器产品也已在临床上获得普遍使用。但Ti和PEEK材料实际上属于生物惰性材料，其材料-骨界面之间无法实现骨愈合，因此完全依靠填充的自体骨（或其他植骨材料）来达到临床植骨融合作用。3D打印多孔Ti融合器虽然依靠多孔形态结构，提高了材料-骨界面骨嵌合能力，但因材料自身属性的原因，实际上这类材料依然缺乏生物活性^{［32, 33, 34, 35］}。

与惰性材料不同，以生物活性材料制备而成的椎间融合器（Cage或Spacer），因其材料自身能与宿主骨之间发生更优异的骨整合作用，因此其理论上具有提高植骨融合速度和效率的能力，也是目前融合器改进的热点方向。目前已在临床上应用的生物活性椎间融合器材料主要包括：纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料（n-HA/PA66）、珊瑚羟基磷灰石（CHA）和Ti/HA涂层PEEK（Ti/HA/PEEK）椎间融合器。

1. n-HA/PA66：n-HA/PA66是一种有机仿生植骨融合材料。该材料将纳米级HA颗粒通过共融的方式均匀分散在聚酰胺基质来模拟人体骨组织结构。其主要成分为HA，具有较好的生物活性，在植入骨组织后能提供富含钙磷离子的微环境，材料-骨界面整合能力相对更强^{［36, 37］}；且因该材料弹性模量较低（约5.6 GPa），从而具有更优异的骨传导性能^{［38, 39, 40, 41］}。

n-HA/PA66椎间融合器自2003年开始应用于临床，目前已在国内获得相对广泛的应用。该融合器已应用于包括脊柱骨折、退变、结核以及肿瘤等不同疾病的脊柱椎间融合术中^{［37, 38, 39, 40, 41, 42, 43］}。多项中长期临床病例对照研究（Ⅲb级证据）结果显示，n-HA/PA66椎间融合器在颈椎前路ACDF术、腰椎后路PLIF/TLIF手术后获得了良好的脊柱融合率（90%~95%）及较低的下沉率，临床效果等同或优于PEEK椎间融合器^{［38, 39, 40］}。而在颈椎或腰椎椎体次全切除植骨融合术中，n-HA/PA66椎间融合器的中长期临床疗效明显优于Ti的融合器（钛网），两组患者最终融合率虽然相似，但n-HA/PA66融合器组下沉率更低，融合发生的时间较早^［41］。除此之外，还有少部分临床研究（Ⅳ级证据）显示n-HA/PA66椎间融合器应用于胸腰椎结核^［42］或胸腰椎肿瘤^［43］椎体切除术后的融合重建术中，也可获得较为满意的融合效果（术后1年融合率>94%）。

专家意见5：85%的专家熟悉n-HA/PA66椎间融合器并完成相关问卷。其中，4/5的专家认为n-HA/PA66椎间融合器促进融合效果等同或优于钛网/PEEK椎间融合器，且其下沉率低于钛网，临床应用中有一定优势。该融合器适用于所有的椎间融合术（包括椎体次全切除后的重建）。临床使用时，融合器内部推荐填充自体骨（3/4的专家认可），在自体骨不足的情况下，可适当使用同种异体骨或人工骨补充（1/2的专家认可）。其普遍认可的适用病种包括脊柱退变、创伤、畸形及肿瘤。而对于脊柱结核，约1/3的专家认可其使用。

2.CHA植骨块：CHA是通过水热反应从天然珊瑚中获取的活性材料。其主要成分由天然珊瑚中的碳酸钙转变为羟基磷酸钙，从而增强材料机械性能，同时保留了珊瑚原有的多孔性和高孔隙特点^［44］。

目前在临床上应用的主要为CHA植骨块（Spacer），单独植入椎间隙完成椎间支撑融合（内部无需另外填充植骨）。自2000年左右至今，该材料在国内临床应用较少，主要应用于ACDF、TLIF等手术中。相关临床报道也多为病例数较少、随访时间较短的临床研究（Ⅳ级证据），证实该材料在术后6个月的平均融合率能达到90%以上^{［45, 46, 47］}。但McConnell等^［48］通过临床对照研究（Ⅱb级证据）对比发现，在颈前路融合术中使用CHA的患者植骨块断裂和移位发生率远高于自体髂骨组（89%比11%、50%比11%）。

专家意见6：2/5的专家熟悉CHA植骨块并完成相关问卷。基于以上专家的意见，该材料适用于ACDF术（2/3的专家认可）、PLIF/TLIF术（2/5的专家认可）。还有1/3的专家认可将其应用于ALIF/OLIF/LLIF术中。2/3的专家认为CHA植骨块可减少额外的填充植骨，其材料-骨界面愈合能力可，应用于ACDF或PLIF/TLIF术中的临床效果能够等同或优于传统PEEK椎间融合器。该材料获得普遍认可的适用疾病为脊柱退变和创伤。

3.Ti/HA/PEEK椎间融合器：PEEK椎间融合器已在临床上获得广泛应用。但由于PEEK材料自身并没有生物活性，因此实际上PEEK融合器植入椎间隙后其材料-骨界面多为纤维组织填充，可能由此导致融合效果不佳及长期稳定性差等不良结果^{［35，49］}。通过等离子喷涂技术，在PEEK材料表面先后喷涂Ti和HA涂层，使之材料表面具有生物活性，这也是目前生物活性材料研发改进的热点方向之一。

目前该复合材料制备的椎间融合器已在国内完成了临床试验。Zhu等^［50］近期报道了24例应用该材料的融合器行ACDF治疗颈椎病患者的临床随访资料（Ⅲb级证据），显示相比未改性PEEK融合器，表面活化改性后的PEEK融合器术后3个月的融合率更高（87.5%比62.5%），同时在继续随访过程中所有患者均能够实现骨融合。当然，以上植骨融合率较高的一个不可忽视的原因是该融合器依然保留了植骨窗（填充自体骨），保障了临床治疗效果。目前Ti/HA/PEEK融合器相关临床应用较少，其长期效果仍需要进一步的研究证实。

专家意见7：约1/2的专家熟悉Ti/HA/PEEK椎间融合器并完成相关问卷。基于以上专家意见，超过85%的专家建议使用自体骨填充该融合器进行椎间融合。该融合器适用于除椎体次全切以外所有的椎间融合术。约3/5的专家认为该融合器相较传统PEEK融合器，具有更为优异的材料-骨界面整合能力，其整体效果应优于传统PEEK融合器。该材料获得普遍认可的适用疾病范围包括脊柱退变和创伤。接近半数的专家认为其也适用于脊柱畸形和肿瘤患者。

随着材料工艺的进步以及成骨因子（DBM或BMP）的添加，生物活性人工骨材料促进脊柱植骨融合的能力不断提高，其总体融合效果正逐渐接近自体骨融合水平。目前，多数专家认为该类材料仅能作为脊柱融合术中自体骨不足时的补充材料，而非替代材料。

临床应用的生物活性脊柱融合器还相对较少，但这是未来融合器发展的方向。目前，相较传统的非活性材料融合器（如Ti或PEEK融合器），生物活性融合器尽管在适应证或使用方式上尚未带来实质性的突破，但其已显示出一定的促进植骨融合及提升材料-骨界面整合的能力，存在极大的发展应用空间。当然，除了融合材料以外，脊柱融合成功与否还与许多因素密切相关，如术中的操作规范（植骨床去皮质处理、终板的处理等）以及患者自身状况（吸烟、激素应用、骨代谢情况等），临床工作中，需要充分考虑以上各因素，才能最大程度地保障脊柱融合术的最终治疗效果。

以上共识并非脊柱融合术生物活性材料的使用规范或标准，仅为指导性建议，不作为法律依据。随着生物活性材料的不断发展更新，本共识的某些内容需不断完善和更新。

本共识撰写专家组成

特邀顾问：冯世庆（天津医科大学总医院骨科）；郝定均（西安市红会医院骨科）；吕国华（中南大学湘雅二医院骨科）

牵头专家：宋跃明（四川大学华西医院骨科）；蒋电明（重庆医科大学附属第三医院骨科）

执笔专家：杨曦（四川大学华西医院骨科）

学术秘书：王林楠（四川大学华西医院骨科）；胡博文（四川大学华西医院骨科）

专家组成员（按照姓氏拼音排序）：陈其昕（浙江大学医学院附属第二医院骨科）；程细高（南昌大学第二附属医院骨科）；冯皓宇（山西白求恩医院骨科）；高延征（河南省人民医院骨科）；蒋电明（重庆医科大学附属第三医院骨科）；李波（贵州省人民医院骨科）；李方财（浙江大学医学院附属第二医院骨科）；李放（解放军总医院第七医学中心骨科）；李锋（华中科技大学同济医学院附属同济医院骨科）；李利（解放军总医院第四医学中心骨科）；李危石（北京大学第三医院骨科）；林建华（福建医科大学附属第一医院骨科）；刘新宇（山东大学齐鲁医院骨科）；陆声（云南省人民医院骨科）；马维虎（宁波市第六医院骨科）；马学晓（青岛大学医学院附属医院骨科）；孟纯阳（济宁医学院附属医院骨科）；权正学（重庆医科大学附属第一医院骨科）；盛伟斌（新疆医科大学第一附属医院骨科）；宋滇文（上海市第一人民医院骨科）；宋跃明（四川大学华西医院骨科）；王冰（中南大学湘雅二医院骨科）；王欢（中国医科大学附属盛京医院骨科）；王清（西南医科大学附属医院骨科）；王向阳（温州医科大学附属第二医院骨科）；王征（中国人民解放军总医院第一医学中心骨科）；吴增晖（广州医科大学附属第三医院骨科）；闫景龙（哈尔滨医科大学附属第二医院骨科）；杨操（华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科）；殷国勇（江苏省人民医院骨科）；张文志（中国科学技术大学第一附属医院骨科）；仉建国（北京协和医院骨科）；赵斌（山西医科大学第二医院骨科）；周强（重庆医科大学附属第三医院骨科）；周许辉（海军军医大学附属长征医院骨科）；朱立新（南方医科大学附属珠江医院骨科）；朱庆三（吉林大学中日联谊医院骨科）；朱泽章（南京大学医学院附属鼓楼医院骨科）