什麼是多孔鉭金屬 (Porous Tantalum)？

多孔鉭金屬 (Porous Tantalum)

緣起

1950年代起， 一種新的金屬材質 ─ 鉭 (tantalum)，開始被運用在心臟節律器、人造顱骨等醫療器材。 鉭金屬擁有良好的生物相容性，在骨科、整形外科與牙科等領域被廣泛使用。鉭金屬擁有相當高的抗腐蝕性，在高酸度的環境下，比起鈦和不鏽鋼，鉭金屬較不易耗損，長期使用也不會引起體內不良的發炎反應。1997年起，以鉭金屬為原材料的多孔鉭金屬 (porous tantalum) 問世， 開始應用在人工關節植入物和替代移植骨中。

製造過程

多孔鉭金屬製造過程屬於化學氣相沉積 (chemical vapor deposition)， 是一種用來產生高純度固態材料的化學技術，過程中產生並利用到碳纖維骨架。可將此階段的半成品塑造成各種不一樣的大小形狀， 因此多孔鉭金屬植入物的設計可以非常多元化。

多孔鉭金屬的製造過程獨特，可產生連續不間斷的開放式架構成品，與人體海綿骨的力學特性相似. 經電子顯微鏡放大後的多孔鉭金屬，其材質的微結構 (micro structure) 連續性和一致性與人體海綿骨極為相似 (如下圖)

多孔鉭金屬特色

1. 開孔率有利骨頭生長
2. 硬度與彈性係數接近人體骨
3. 鉭金屬摩擦力較其他金屬優

多孔鉭金屬 ─ 脊椎手術臨床應用

當今治療脊椎退化性疾病的「黃金標準」在許多國家定義為融合手術 (fusion)。 其手術的治療理念為移除受影響的椎間盤，並將上下椎體融合，使這段脊椎無法自由的活動，從而減緩疼痛。 這種手術方式應用在頸椎、胸椎與常見的腰椎疾病。雖然說治療退化性脊椎疾病有非融合手術 (non-fusion) 的選擇，但是大多數退化嚴重的疾病還是較符合融合手術治療。

融合手術必須在兩椎節間植入骨頭，靠植入骨的骨生長能力來融合退化的椎節。 當植入骨與上下椎節的接觸面積越大，融合手術的成功率通常會越高，而使用不一樣材質的植入骨會有不一樣的融合效果。

最早的融合手術技術是利用病人的自體骨來當植入骨。然而鑿取挖取病人本身自體的髂嵴骨有下列缺點： 第一， 它會帶來術後病人的髂嵴有嚴重的疼痛， 第二， 醫生為了要鑿取挖取髂嵴骨，會延長手術的時間並導致和增加病人的失血量的增加。 在頸椎研究中發現，新技術「多孔鉭金屬融合器」比自體骨技術移植更有效率， 而且病人術後的併發症發生機率也較低。除了自體骨以外， 早期另一常見融合手術植入骨選擇為異體骨 (allograft)， 但是異體骨有包括品質不一致和疾病傳染風險的缺失。

各種尺寸的椎體間護體支架(Cage)

為了克服自體骨和異體骨的缺點，約從1980年代開始就有醫生使用「椎體間護體支架(cage)」。 這種人工植入物可提供術後椎間良好的穩定度， 通常搭配人工移植骨一起使用。 而隨著科技的進步， cage 的材質從最早的鈦合金 (titanium) 和碳纖維 (carbon fiber) 演變成今天的聚醚醚酮 (PEEK)。 但是這些材質的 cage 都有些侷限，因為它們僅提供結構上的支撐力，並無其他生物或化學上的優點。

多孔鉭金屬脊椎臨床特點

參考文獻:

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