در حالی که مهمترین مزیت استفاده از پروتز‌های سفارشی قابلیت استفاده از اطلاعات و هندسه ضایعه بیمار در طراحی و تولید آن است، فناوری پرینت سه بعدی نیز خود به تنهایی، به نسبت سایر روش‌‌های مرسوم تولید مزیت‌هایی دارد. تولید کنندگان ایمپلنت‌های ستون فقرات برای بهبود خواص پروتز‌های خود به سمت استفاده از این تکنولوژی گرایش پیدا کرده‌اند. پرینت سه بعدی امکان تولید هندسه‌هایی که تا پیش از این امکان تولید آنها وجود نداشت را فراهم کرده است. از جمله امکان شبیه سازی ساختار متخلخل و پیوسته استخوان‌های اسفنجی. از طریق کنترل تخلخل و خواص سطحی پروتز می‌توان اتصال و رشد استخوانی بر روی پروتز را کنترل کرد. با بهره‌گیری از قابلیت‌های پرینت سه بعدی در جراحی ستون فقرات می‌توان پروتز‌هایی شامل فضایی باز برای قرارگیری پیوند استخوانی و به صورت سفارشی نیز تولید کرد. با وجود قابلیت ساخت پروتز‌هایی در ابعاد و هندسه‌های مختلف از جمله در مورد پارامترها‌یی مانند عرض، ارتفاع، طول و زاویه، وقوع مشکلاتی چون جابجایی پروتز و استرس شیلدینگ به حداقل خواهد رسید. استفاده از پرینت سه بعدی در این زمینه از نظر هزینه به صرفه است و امکان ساخت مقادیر مورد نیاز برای حضور در بازار ورقابت با سایر تولید کنندگان را فراهم می‌کند. پیش‌بینی می‌شود در آینده قابلیت‌های جدیدی به این روش ساخت اضافه شود، از جمله امکان تولید ساختار‌های متخلخلی که در آن‌‌ها برخی خواص از جمله چگالی، قطر حفره‌های تخلخل و خواص مکانیکی در مناطق مختلف پروتز متغیر باشد.

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

در این تحقیق کیج متخلخل ستون فقرات ساخته شده از تیتانیوم به روش ساخت افزودنی تولید شده و خواص مکانیکی و توپوگرافی سطح آن‌ها بررسی شده است. همچنین قابلیت‌ این کیج‌ها در فیوژن ستون فقرات و ایجاد اتصال بین کیج و مهره به وسیله آزمایش روی مهره گردنی گوسفند و در مقایسه با کیج‌های مرسوم از جنس PEEK مورد مطالعه قرار گرفته است.

جراحی دیسکتومی و جایگذاری کیج در مکان دو دیسک پیاپی (بین مهره‌های C4-C3 و مهره‌های C4-C5) بر روی ۱۸ گوسفند بالغ (۱ تا ۲ ساله و وزن بین ۳۵ تا ۵۰ کیلوگرم)  انجام شده است. هر حیوان با دو نوع کیج مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است تا تاثیر تفاوت حیوانات برای مقایسه دو کیج از بین برود. کیج اول به عنوان نمونه آزمایشی از نوع کیج تیتانیومی متخلخل بدون استفاده از پیوند‌ استخوانی و کیج دوم به عنوان نمونه کنترلی کیج‌ PEEK پر شده با استخوان اسفنجی است.

کیج‌های تیتانیومی متخلخل درصد تخلخل 68 درصد با اندازه حفره‌های  700 میکرومتر و با اتصال و یکپارچگی کامل ساختاری متخلخل داشتند که این موارد از طریق عکس برداری micro-CT نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. به وسیله تصاویر SEM سطح بسیار زبرتری در کیج‌های تیتانیومی در مقایسه با کیج‌های PEEK مشاهده شد که این مساله در اثر مذاب شدن جزئی و ناتمام پودر‌‌های فلز در ساختار متخلخل کیج تیتانیومی است. کیج‌های تیتانیوم طبق آزمایش آنالیز سطح در مقایسه با کیج‌های PEEK چندین مرتبه زبرتر هستند. به علاوه کیج‌های تیتانیومی به نسبت کیج‌های PEEK به دلیل ساختار متخلخلشان مدول الاستیسیته و استحکام فشاری کمتری دارند.

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”

استفاده از کیج‌های بین مهره‌ای از جمله کیج تیتانیومی ستون فقرات روشی رایج در درمان بیمار‌ان دچار اختلالات ستون فقرات از جمله آسیب دیسک بین مهره‌ای و ناپایداری ستون فقرات است. پیوند استخوان ایلیاک گرفته شده از خود بیمار می‌تواند اولین راه حل مورد استفاده برای فیوژن مهر‌ه‌ای ستون فقرات باشد اما به دلیل استحکام مکانیکی پایین پیوند تخریب ‌شده و همچنین مشکلات ثانویه در محل برداشت بافت استخوان از جمله شکستگی استخوان، آسیب عروق خونی و درد مزمن را در پی خواهد داشت. از همین رو در سال ۱۹۸۸ برای برطرف کردن محدودیت‌های فیوژن به وسیله پیوند استخوانی گرفته شده از خود فرد به تنهایی، کیج‌های بین مهره‌ای ستون فقرات معرفی و به تدریج به روش رایج درمان این بیماری‌ها تبدیل شدند.

کیج‌های ساخته شده از مواد ترموپلاستیک با قابلیت‌های بالا از جمله PEEK به دلیل مدول الاستیسیته مشابه‌شان با استخوان به فراوانی مورد استفاده قرار‌گرفته‌اند . با وجود نتایج درمانی مناسب معالجه به وسیله کیج‌های PEEK ،این نوع کیج‌ها دارای حفره‌ای هستند که برای پر کردن با گرفت استخوانی جهت تکمیل فیوژن مهره‌ها استفاده می‌شود. این مساله عمل بازسازی را نیازمند انجام فرآیند اضافی برداشت استخوان به ویژه در بیماران دچار پوکی‌ استخوان یا عفونت در محل قرارگیری کیج خواهد کرد.

تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V شرایط بهتری از نظر رشد و چسبندگی استخوانی در محیط آزمایشگاه به نسبت PEEK ایجاد می‌کند از همین رو این آلیاژ به دلیل فراهم کردن شرایط بهتر برای رشد استخوانی می‌تواند ماده بهتری برای استفاده به عنوان کیج باشد.

“نقل مطالب با ذکر منبع بلامانع است”