Übersichtsartikel

3D-gedruckte poröse Titankäfige bei der lumbalen Interbody-Fusion

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DOI:

10.3791/70575

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30. April 2026

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1Department of Spinal Surgery, Zibo First Hospital

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Diese Übersichtsarbeit fasst aktuelle Erkenntnisse zu 3D-gedruckten porösen Titankäfigen bei der lumbalen Interbody-Fusion zusammen und integriert Materialdesignprinzipien, biomechanische Leistungsfähigkeit und klinische Ergebnisse. Angesichts zunehmender klinischer Akzeptanz und heterogener Berichterstattung ist eine kritische Bewertung bestehender Daten zeitnah und klinisch relevant.

Zusammenfassung

Die lumbale degenerative Erkrankung ist eine der häufigsten Indikationen für Wirbelsäulenoperationen, und die lumbale Interkörperversteifung (LIF) bleibt eine zentrale Technik in ihrer Behandlung. Die Leistung eines Interbody-Fusionskäfigs hängt weitgehend von seiner Materialzusammensetzung und seinem strukturellen Design ab, was die segmentale Stabilität und die Qualität der Knochenfusion beeinflusst. Diese Übersicht fasst die Materialeigenschaften, die biomechanische Begründung, das biologische Verhalten und die klinischen Anwendungen dreidimensional gedruckter poröser Titan-(3D-pTi)-Interbody-Käfige zusammen. Fortschritte in der additiven Fertigung ermöglichen eine präzise Steuerung von Porengröße, Porosität und Gitterarchitektur, wodurch der elastische Modul von 3D-pTi-Käfigen abgestimmt werden kann, um dem des Cancellausen Knochen näherzukommen. Diese Optimierungen können die Lastverlagerung verbessern, die Spannungsabschirmung reduzieren und ein günstiges Umfeld für die Osseointegration fördern. Die miteinander verbundene poröse Struktur und die raue Oberfläche unterstützen die Osteoblastenadhäsion, Knochenwachstum und frühe Gefäßbildung. Präklinische Studien zeigen beständig, dass 3D-pTi-Käfige einen höheren Knochen-Implantat-Kontakt und einen höheren Knochenvolumenanteil bieten als feste Titan- und Polyetheretherketon-(PEEK)-Implantate. Frühe klinische Befunde bei transforaminaler lumbaler Interbody-Fusion (TLIF), lateraler lumbaler Interbody-Fusion (LLIF) und anteriorer lumbaler Interbody-Fusion (ALIF) deuten darauf hin, dass 3D-pTi-Käfige hohe radiographische Fusionsraten erreichen, die intervertebrale Höhe erhalten und ein akzeptables kurzfristiges Sicherheitsprofil aufweisen können. Bestehende Studien sind jedoch durch kleine Stichprobengrößen, methodologische Heterogenität und relativ kurze Nachbeobachtungszeiten begrenzt. Insgesamt stellen 3D-pTi-Käfige eine vielversprechende biomechanisch kompatible und osteoleitende Option für LIF bei degenerativen Bedingungen dar. Dennoch erfordern ihre langfristigen klinischen Vorteile, Kosteneffizienz und optimalen Indikationen weitere Untersuchungen in rigoros konzipierten Studien.

Einleitung

Mit der Alterung der Bevölkerung und Veränderungen im Lebensstil gehören lumbale degenerative Erkrankungen wie degenerative Bandscheibenerkrankungen, lumbale Spinalstenose und degenerative Spondylolisthesis zu den häufigsten Erkrankungen in der Wirbelsäulenchirurgie 1,2,3. Für Patienten mit radiographisch sichtbarer segmentaler Instabilität, signifikanter neuronaler Kompression oder Versagen konservativer Behandlung dient die lumbale Interkörperfusion (LIF) als wichtige chirurgische Option zur Wiederherstellung der Wirbelsäulenstabilität, zur Korrektur von Deformitäten und zur Linderung der neuronalen Kompression4. Häufig verwendete LIF-Techniken sind die transforaminale lumbale Interkörperfusion (TLIF), posteriore lumbale Interkörperfusion (PLIF), anteriore lumbale Interkörperfusion (ALIF) und laterale lumbale Interkörperfusion (LLIF)5,6,7,8. Unabhängig vom Ansatz bleibt die Erreichung einer zuverlässigen und dauerhaften Körperfusion ein entscheidender Faktor für klinische Ergebnisse.

Bei lumbalen Fusionsverfahren beeinflussen Material, Größe, strukturelles Design und Platzierungswinkel des Interbody-Käfigs die segmentale Stabilität, die Endplattenspannungsverteilung und letztlich die Qualität der Fusion 9,10,11,12,13. Die frühe klinische Praxis stützte sich stark auf autologen Iliac-Kamm-Knochentransplantat oder Allograft zur Unterstützung des Körpers; Diese Ansätze sind jedoch mit Morbidität an der Spenderstelle, höheren Komplikationsraten, begrenzter struktureller Festigkeit und einem erheblichen Risiko eines Transplantatskollaps verbunden. Die anschließende Einführung massiver Titan-Käfige sorgte für hohe mechanische Festigkeit und strukturelle Stabilität und half, die Scheibenhöhe während derFusionsverfahren zu erhalten. Der elastische Modul von festem Titan übersteigt jedoch bei weitem den des Sündenknochens, der mit Spannungsabschirmung in Verbindung gebracht wird und unter bestimmten Bedingungen zur Absenkung der Endplatten beitragen kann15. Polyetheretherketon (PEEK)-Käfige mit einem elastischen Modul, der näher dem des kortikalen Knochens und Radioluzenz bei der Bildgebung liegt, haben daher breite Anwendung gefunden. Dennoch gilt PEEK allgemein als biologisch inert und weist eine begrenzte intrinsische Fähigkeit auf, die osteogene Differenzierung menschlicher mesenchymaler Stammzellen zu fördern. Im Gegensatz dazu wurde gezeigt, dass Titanlegierungen die Zelladhäsion, die alkalische Phosphatase-Aktivität und die Calciumablagerung in vitro16 verbessern. Um diese Einschränkungen zu beheben, wurden neuere Implantate wie titanbeschichtete PEEK-Käfige, ausziehbare Käfige und additiv gefertigte oder poröse PEEK-Implantate eingeführt, mit dem Ziel, die Knochen-Implantat-Schnittstelle zu verbessern und gleichzeitig günstige mechanische Eigenschaften zu erhalten. Vergleichsbelege zwischen konventionellen PEEK-, additiv hergestellten PEEK- und 3D-gedruckten Titankäfigen entwickeln sich weiter, und es wurde kein allgemein akzeptiertes "ideales" Material für den Zwischenkörperkäfig festgestellt.

In den letzten Jahren sind dreidimensional gedruckte poröse Titankäfige (3D-gedrucktes poröses Titan, 3D-pTi) zu einem wichtigen Schwerpunkt der Forschung zur Lendenfusion geworden. Vorläufige klinische Studien haben ermutigende radiologische Versteifungsmuster und akzeptable klinische Ergebnisse sowohl bei vorderen als auch lateralen Lendenwirbelversteifungsverfahren berichtet. Dennoch wird ihre vergleichbare Leistung im Vergleich zu konventionellen und additiv hergestellten PEEK-Käfigen, insbesondere hinsichtlich Absenkungsrisiko, Reoperationsraten und -ergebnissen verschiedener chirurgischer Techniken und Patientengruppen, weiterhin aktiv untersucht. Bestehende Studien sind häufig durch kleine Stichprobengrößen, methodologische Heterogenität und relativ kurze Nachbeobachtungszeiten begrenzt. Obwohl mehrere jüngste systematische Übersichtsarbeiten und Metaanalysen klinische Ergebnisse im Zusammenhang mit 3D-gedruckten Titankäfigen zusammenfassen, konzentrieren sich die meisten hauptsächlich auf vergleichende radiographische oder klinische Endpunkte und behandeln diese Implantate hauptsächlich als alternative Käfigmaterialien und nicht als Produkte designgetriebener technologischer Entwicklung. Zunehmende Belege deuten darauf hin, dass die klinische Leistung von 3D-pTi-Käfigen durch Faktoren wie Gitterarchitektur, elastischen Modulanpassungen, biologische Osseointegrationsmechanismen und patientenspezifische strukturelle Optimierung beeinflusst werden kann – Elemente, die in früheren Evidenzsynthesen noch unzureichend integriert sind.

Daher ist ein umfassenderes Verständnis der mechanischen und biologischen Eigenschaften von 3D-pTi-Käfigen sowie ihrer Wechselwirkung mit chirurgischen Techniken und biologischen Augmentationsstrategien erforderlich, um die klinische Entscheidungsfindung bei lumbalen degenerativen Erkrankungen besser zu unterstützen. Auf dieser Grundlage bietet die vorliegende narrative Übersicht eine integrierte Synthese des aktuellen Wissens, die Materialentwicklung, biomechanische und biologische Mechanismen, klinische Evidenz sowie aufkommende translationale Perspektiven umfasst, einschließlich patientenspezifischer Implantatentwicklung und datengetriebener Optimierungsstrategien. Durch die Verbindung technischer Fortschritte mit klinischen Überlegungen zielt diese Übersicht darauf ab, einen ausgewogenen und klinisch relevanten Rahmen zu schaffen, der über zuvor veröffentlichte, ergebnisorientierte Übersichtsarbeitende Übersichten hinausgeht.

Überprüfung und Perspektive

Literatursuchstrategie
Diese narrative Überprüfung wurde mithilfe einer strukturierten Literaturrecherche durchgeführt, um eine umfassende Abdeckung relevanter Beweise sicherzustellen. Elektronische Datenbanken, darunter PubMed, Web of Science, Embase und Scopus, wurden nach Studien durchsucht, die zwischen Januar 2010 und Dezember 2025 veröffentlicht wurden. Die Suchstrategie umfasste Kombinationen folgender Schlüsselwörter: "3D-gedruckter Titankäfig", "poröses Titan", "lumbale Interbody-Fusion", "Wirbelsäulenfusion", "additive Fertigung" und "Osseointegration". Originale klinische Studien, biomechanische Untersuchungen, Tierversuche und relevante Übersichtsartikel mit Schwerpunkt auf lumbaler Interbody-Fusion mit 3D-gedruckten porösen Titanimplantaten wurden berücksichtigt. Studien, die nichts mit Wirbelsäulenanwendungen zu tun hatten, nicht-englischsprachige Publikationen, Konferenzabstracts ohne vollständige Daten und doppelte Berichte wurden ausgeschlossen. Die Artikel wurden aufgrund ihrer Relevanz für biomechanische Eigenschaften, biologische Leistung, klinische Ergebnisse und translationale Perspektiven 3D-gedruckter poröser Titankäfige ausgewählt.

Design und Eigenschaften von 3D-pTi-Käfigen

Designkonzept und Herstellungsprozesse
Die strukturelle Flexibilität von 3D-pTi-Käfigen wird durch additive Fertigungstechnologien (AM) ermöglicht, anstatt dass sie dem Titan selbst innewohnt. AM wurde auch auf andere Biomaterialien angewendet, darunter PEEK und Kobalt-Chrom-Legierungen, was geometrische Anpassungen in der Designphase ermöglicht. Mit Techniken wie selektivem Laserschmelzen (SLM) oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM) können sowohl die makroskopische Käfiggeometrie als auch die mikroskopische Gitterarchitektur im computergestützten Design 21,22 vordefiniert werden. Durch Anpassung der Druckparameter und Anwendung von Topologie-Designalgorithmen können Strukturfestigkeit und elastisches Modul moduliert werden, während Kanäle für Knochenwachstumerhalten bleiben 23,24. Obwohl SLM und EBM sich in den Verarbeitungseigenschaften unterscheiden, spricht die aktuelle Erforschung für eine Technik bei spinalen Interkörperanwendungen nicht eindeutig für eine Technik. Die grundlegenden Designprinzipien, die 3D-gedruckten porösen Titan-Interbody-Käfigen zugrunde liegen, sind in Abbildung 1 dargestellt.

Biomechanische Eigenschaften
Aus biomechanischer Sicht ist eines der Hauptziele von 3D-pTi-Käfigen, den gesamten elastischen Modul an den menschlichen Cancellausen Knochen zu approximieren, mit dem Ziel, die Spannungskonzentration an der Knochen-Implantat-Schnittstelle23,25 zu verringern. Durch Erhöhung der Porosität und Optimierung der Ausrichtung und Querschnittsmorphologie der tragenden Streben kann der effektive elastische Modul erheblich reduziert werden, während eine ausreichende Druckfestigkeit und Ermüdungsleistung erhalten bleiben, was zu einer homogeneren Lastverteilung über die Wirbelendplatte26 führt. Finite-Elemente-Analysen und in-vitro-experimentelle Studien haben gezeigt, dass gut konstruierte poröse Titanstrukturen effektiver sind als festes Titan oder andere hochsteife Metallkäfige bei der Abschwächung lokaler Spannungskonzentrationen und der Verringerung des Risikos eines Einsturzes der Endplatte27. Darüber hinaus bietet das innere poröse Netzwerk Platz für Knochenwachstum und die Bildung eines "Knochen-Metall-Verbund"-biologischen internen Fixationskonstrukts. Da neu gebildeter Knochen die Poren allmählich füllen, wird erwartet, dass sich die Lastverteilung im Käfig-Endplatten-System von überwiegend implantatabhängig zu einem kombinierten "Implantat + neuer Knochen"-Konstrukt verlagert, was die langfristige mechanische Stabilität verbessern könnte28,29.

Biologische Merkmale und Osseointegration
Biologisch kann die Oberflächenrauheit und Mikroarchitektur des porösen Titans die Adhäsion, Migration und osteogene Differenzierung von Osteoblasten und vom Knochenmark abgeleiteten mesenchymalen Stammzellenfördern 30,31,32. Das poröse Netzwerk bildet ein dreidimensionales Gerüst, das Zellen zur Migration und Vermehrung entlang der Strebenoberflächen führen kann, was die Ablagerung und Mineralisierung der extrazellulären Matrix erleichtert und potenziell zu kontinuierlichem trabekulärem Knochen führt, der das Innere und Äußere des Käfigs33 durchquert. In-vitro-Zellstudien und ausgewählte Tiermodelle haben einen höheren Knochen-Implantat-Kontakt und eine höhere Knochenvolumenfraktion an der Grenzfläche bei porösen Titanimplantaten im Vergleich zu glatten Oberflächenkontrollen berichtet, was auf eine verbesserte Osseointegration unter experimentellen Bedingungen hindeutet 34,35. Gleichzeitig ermöglichen miteinander verbundene Poren Endothelzellen, das Innere des Implantats zu infiltrieren, was die Bildung eines mikrovaskulären Netzwerks fördert und so die Ernährung und den Stoffwechsel des neu gebildeten Knochensunterstützt. Einige Studien haben auch eine Hochregulierung osteogenese-günstiger Zytokine auf porösen Titanoberflächen berichtet, was seine Fähigkeit zur Verbesserung der Knochenintegrationweiter unterstützt.

Aktuelle Anwendungen bei der lumbalen Interkörperfusion
Mit Fortschritten in Fertigungstechniken und Designkonzepten wurden 3D-pTi-Interbody-Käfige zunehmend in TLIF, LLIF, ALIF und anderen lumbalen Versteifungsverfahreneingesetzt. Die derzeit verfügbaren klinischen Evidenzen stammen jedoch größtenteils aus Einzelzentrumsstudien mit relativ kleinen Stichprobengrößen und kurzen Nachbeobachtungszeiten. Darüber hinaus gibt es erhebliche Heterogenität bei Vergleichsmaterialien und chirurgischen Techniken, und die Befunde zu Subsidenzraten, Reoperationsraten und Verbesserungen der segmentalen sagittalen Ausrichtung bleiben zwischen den Studien uneinheitlich.

Biomechanische und biologische Belege für 3D-pTi

Biomechanische Simulationen und in-vitro-mechanische Tests
Finite-Elemente-Analysen und in-vitro-mechanische Tests deuten darauf hin, dass 3D-pTi-Käfige durch Anpassung der Porosität und Gitterarchitektur den effektiven elastischen Modul auf einen Bereich reduzieren können, der näher an den des kortikalen oder cancellosen Knochens liegt, während gleichzeitig ausreichende mechanische Festigkeit erhalten bleibt und so potenziell die Spannungsabschirmung42,43 entlastet wird. Zhang et al. analysierten additiv hergestellte poröse Lumbalkäfige und berichteten, dass im Vergleich zu herkömmlichen festen Konstruktionen poröse Konfigurationen sowohl die Endplattenspannung als auch die Käfigspannung reduzierten und die Lastverteilungverbesserten. Zou et al. zeigten außerdem, dass die Verringerung der Käfigsteifigkeit die maximale Endplattenspannung unter verschiedenen Belastungsbedingungen signifikant verringert, was sich in ein geringeres Senkungsrisikoübersetzen kann 45.

Eine aktuelle Finite-Elemente-Analyse (FEA), die poröse Titankäfige mit biomimetischem Voronoi-Gitter mit traditionellen Käfigstrukturen vergleicht, ergab, dass das Voronoi-Design eine zusätzliche Reduzierung des segmentalen Bewegungsumfangs um etwa 50 % und 40–60 % bei Käfig-/Endplattenspannungen bieten könnte, was darauf hindeutet, dass eine geeignete dreidimensionale Gitterarchitektur ein günstigeres Gleichgewicht zwischen "Stabilität" und "Spannungsreduktion" erreichen könnte46. Aus Materialsicht nähert sich das effektive elastische Modul der 3D-gedruckten porösen Ti-6Al-4V-Legierung (Ti6Al4V) dem des kortikalen Knochens und passt besser zu den physiologischen Belastungseigenschaften der vorderen Wirbelsäule als das Bulk-Titanium47. Angesichts der erheblichen Variabilität in Gittertopologie und Porositätsdesign zwischen 3D-gedruckten Käfigen sollten quantitative biomechanische Ergebnisse innerhalb spezifischer struktureller Kontexte interpretiert werden. Dementsprechend werden die in der Literatur beschriebenen quantitativen biomechanischen Parameter in Tabelle 1 zusammengefasst, um den Vergleich der strukturellen Designmerkmale und der mechanischen Leistung zwischen verschiedenen 3D-gedruckten porösen Titankäfigen zu erleichtern: 26,48,49,50,51,52,53,54.

Lendenversteifungsmodelle bei Großtieren
In einem reifen Schaflendenfusionsmodell verglichen McGilvray et al. drei Käfigtypen – PEEK, plasmabesprühtes Titan und 3D-pTi –, die an L2–3 und L4–5 anterior implantiert wurden, mit Nachbeobachtung in der 8. bis 16. Woche. Segmente der 3D-pTi-Gruppe wiesen signifikant einen reduzierten Bewegungsumfang auf, und sowohl die Knochenvolumenfraktion als auch der Knochen-Implantat-Kontakt waren deutlich höher als in der PEEK-Gruppe. Innerhalb der porösen Struktur wurden umfangreiche neue Knochen- und Gefäßzuwächse beobachtet, während PEEK-Käfige überwiegend von faserigemGewebe 49 umgeben waren. Allerdings sollten Unterschiede in den Eigenschaften der Implantatoberfläche und das Fehlen identischer Graftzustände zwischen den Gruppen bei der Interpretation dieser Ergebnisse berücksichtigt werden. In einem ähnlichen Schafmodell verglichen Laratta et al. direkt "3D-pTi ohne Knochentransplantat" mit "PEEK kombiniert mit Iliac-Crest-Autograft" und stellten fest, dass 3D-pTi eine überlegene Knochenvolumenfraktion und Knochenbindung in der 4. und 8. Woche55 erreichte. Angesichts der Asymmetrie bei der Transplantationssupplementierung und frühen Bewertungszeitpunkten ist die direkte Zuschreibung dieser Ergebnisse ausschließlich auf die Käfigstruktur erforderlich.

Mit Hilfe eines lateralen Lendenwirbelfusionsmodells berichteten Walsh et al. weiter, dass 3D-gedruckte Titankäfige stabile segmentale Steifigkeit und zuverlässige radiographische Fusion bieten, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, was deren Anwendung in Verfahren wie LLIF56 unterstützt. Bemerkenswert ist, dass Unterschiede in chirurgischem Ansatz, Belastungsbedingungen und Endpunktdefinitionen zwischen den Studien den strikten Cross-Model-Vergleich einschränken. Frühere Studien von Hunden und Schafen zu porösem bioaktivem Titan zeigten außerdem, dass Porengrößen von etwa 300–600 μm mit guter Vernetzung eine robuste Knochenwachstumauslösen können. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Porenarchitektur und Oberflächeneigenschaften – und nicht die additive Herstellung selbst – die Hauptfaktoren der biologischen Integration sein könnten. Insgesamt unterstützen zwar Großtiermodelle das Potenzial poröser Titankonstrukte, die Knochen-Implantat-Interaktion unter experimentellen Bedingungen zu verbessern, aber die Variabilität der Tierarten, der chirurgischen Technik, der Verwendung von Transplantaten und den Outcome-Assessment-Methoden begrenzt die direkte Extrapolation auf die klinische Fusionsleistung.

Zelluläre und molekulare Belege
In-vitro-Studien auf zellulärer und molekularer Ebene haben dazu beigetragen, die biologische Grundlage der günstigen Osseointegration von 3D-pTi zu klären. 3D-gedrucktes poröses Ti6Al4V weist eine raue Oberfläche und ein miteinander verbundenes dreidimensionales Porennetzwerk58 auf. Im Vergleich zu glattem Titan oder PEEK wurde gezeigt, dass dieses Material die Adhäsion, Ausbreitung und Proliferation von Osteoblasten und mesenchymalen Stammzellen effektiver unterstützt und osteogene Marker wie alkalische Phosphatase und Osteopontin hochreguliert, wodurch die Calciumablagerung59 gefördert wird. In-vitro-Experimente zeigen außerdem, dass auf 3D-pTi-Gerüsten mit trabekulär-knochen-ähnlichen Gitterdesigns Zellen entlang der Gitterstreben mit auffälligen Stressfasern und Mineralisationsbändern ausgerichtet sind und das osteogene Differenzierungsniveau vergleichbar oder sogar besser ist als das bei PEEK-Kontrollen 60,61. Tierstudien zeigen ebenfalls, dass poröses Titan eine hohe Knochenvolumenfraktion und umfangreichen direkten Kontakt zwischen Knochen und Käfigerreichen kann. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass poröses Titan die Knochenintegration durch eine Kombination aus verbesserter mechanischer Kompatibilität und einem günstigen Mikroumfeld für die Knochenbildung verbessern kann, was potenziell die faserige Einkapselung reduziert und die stabile Knochenintegration fördert.

Design-Heterogenität 3D-gedruckter poröser Titankäfige
Obwohl sie oft als eine einzige Implantatkategorie diskutiert werden, zeigen 3D-gedruckte poröse Titankäfige eine erhebliche Heterogenität bei den strukturellen Designparametern. Es gibt Unterschiede in der Porositätsverteilung, Gittertopologie, Porengröße, Oberflächenmodifikationsstrategien und additiven Fertigungstechniken. Diese Designunterschiede beeinflussen direkt den elastischen Modul, das Lastübertragungsverhalten, das Potenzial für Knochenwachstum und die Interaktionen zwischen Implantat und Endplatte. Beispielsweise zielen uniforme Gitterstrukturen in erster Linie darauf ab, eine globale Modulreduktion zu erreichen, während Gradienten- oder biomimetische Architekturen die Spannungsverteilung und biologische Integration weiter optimieren können. Ebenso wurde gezeigt, dass Oberflächenmikro- oder Nanotexturierung die zelluläre Anhaftung und Osseointegration unabhängig von den Bulkporositätsmerkmalen verbessert. Daher sollten biomechanische und klinische Ergebnisse in den Studien im Kontext spezifischer Käfigdesignparameter interpretiert werden, anstatt alle 3D-gedruckten porösen Titanimplantate einheitlich den beobachteten Vorteilen zuzuschreiben.

Klinische Leistung und Anwendung von 3D-pTi-Käfigen
Repräsentative klinische Studien, die die Sicherheit und Wirksamkeit von 3D-gedruckten porösen Titankäfigen in verschiedenen lumbalen Fusionstechniken bewerten, sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Um die kontextuelle Interpretation radiographischer Fusionsergebnisse zu erleichtern, werden auch die in jeder Studie verwendeten Graft-Materialien berichtet, angesichts ihres potenziellen Einflusses auf die Fusionsbiologie 62,63,64,65,66.

Indikatioden und chirurgische Szenarien
3D-pTi-Käfige wurden in mehreren lumbalen Interkörperfusionstechniken eingesetzt, obwohl ihre klinische Anwendung in verschiedenen spezifischen Szenarien häufiger gemeldet wurde. Erstens werden sie häufig in LLIF- und ALIF-Verfahren eingesetzt, die eine robuste vordere Säulenstütze und eine große Endplatten-Kontaktfläche erfordern. Zweitens werden sie häufig für eine Revisionsoperation bei Patienten mit vorheriger Fusionsversagen oder schlechter Knochenqualität ausgewählt, mit dem Ziel, das Knochenwachstum potenziell zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Versteifung zu erhöhen. Drittens wurden sie bei mehrstufigen degenerativen Erkrankungen angewendet, bei denen Chirurgen versuchen, das Risiko eines Höhenverlusts zwischen Wirbelwirbeln zu verringern und gleichzeitig ein Gleichgewicht zwischen Deformitätskorrektur und Versteifungsqualität zu wahren.

Fusionsraten und röntgenbildende Ergebnisse
Mehrere vergleichende Studien und systematische Übersichtsartikel legen nahe, dass 3D-pTi-Käfige Vorteile gegenüber PEEK oder herkömmlichen festen Titankäfigen hinsichtlich lumbaler Fusionsraten und radiographischen Fusionseigenschaften bieten können. Patel et al. führten eine systematische Übersichtsarbeit von sieben vergleichenden Studien mit in vitro, Tier- und Humandaten durch, darunter 299 Probanden am Menschen. Sechs dieser Studien bevorzugten 3D-pTi gegenüber PEEK hinsichtlich der Qualität der Fusion oder Knochenimplantatbindung und subsidenzbedingten Ergebnissen, ohne einen deutlichen Anstieg der Revisionsraten67. Dieser Trend wurde auch in mehreren prospektiven klinischen Studien beobachtet.

In einer einzelblinden, randomisierten kontrollierten Studie verglichen die Forscher 3D-gedruckte mikro-nanotexturierte poröse Titankäfige (3DPPT) mit PEEK-Käfigen in ein- bis zweistufigem TLIF. Die 3DPPT-Gruppe zeigte eine höhere Erfolgsrate bei frühen Fusionen nach sechs Monaten, was auf einen möglichen Vorteil hindeutet, sowohl die Rate als auch die Qualität der Fusionzu beschleunigen 18,68.

Für anteriore und laterale Ansätze berichtete eine retrospektive Kohortenstudie mit nur einem Zentrum, dass die Verwendung von 3D-pTi-Käfigen in ALIF/LLIF-Verfahren nahezu 100 % segmentale Versteifung nach 1-jähriger CT-Nachbeobachtung ohne adjunktives rekombinantes humanes Knochenmorphogenetik-Protein–2 (rhBMP-2)17 erreichte. Eine weitere LLIF-Studie fand heraus, dass poröse 3D-gedruckte Titankäfige mit einem höheren Anteil an vorderen Interbody-Knochenbrücken und einer stärkeren Einschränkung der Facettenbewegung verbunden waren als traditionelle gewindete Titankäfige69. In einer prospektiven vergleichenden Studie berichteten Deng et al., dass 3D-gedruckte Titankäfige einen stärkeren Kontakt zwischen Knochen und Implantat, eine höhere Knochendichte im Fusionsbereich und eine günstigere Subsidenzbewertung als PEEK zeigten, obwohl Unterschiede in Schmerzwerten und funktionellen Endpunkten mit68 nicht statistisch signifikant waren. Obwohl mehrere Studien günstige Ergebnisse der radiographischen Fusion melden, sollten diese Ergebnisse angesichts der Einschränkungen des Studiendesigns, der Variabilität der Graftnutzung und Unterschieden in den bildgebenden Bewertungskriterien mit Vorsicht interpretiert werden. Insgesamt bleibt die aktuelle Evidenzbasis heterogen und basiert überwiegend auf relativ kleinen, nicht randomisierten Kohorten.

Methodologische Überlegungen bei der Fusionsbewertung
Der direkte Vergleich der Fusionsergebnisse zwischen präklinischen und klinischen Studien sollte aufgrund erheblicher methodischer Heterogenität mit Vorsicht interpretiert werden. Unterschiede in Transplantatmaterialien, Käfiggrößen, chirurgischen Techniken und Studienendpunkten können die berichteten Ergebnisse erheblich beeinflussen und die Zuordnung der Fusionsergebnisse allein auf Käfigdesign10,70 erschweren. Insbesondere biologische Augmentationsstrategien, einschließlich des Einsatzes von Autograft, Allograft, demineralisierter Knochenmatrix (DBM) oder knochenmorphogenetischen Proteinen (BMPs), können unabhängig die Fusionsraten erhöhen und daher einen wichtigen Störfaktor bei der Bewertung der Implantatleistungdarstellen 71.

Darüber hinaus bleibt die radiologische Bewertung der Fusion technisch herausfordernd. Metallische Artefakte, die mit Titanimplantaten in Verbindung stehen, können die Visualisierung der Knochenbildung im Käfig erschweren, was möglicherweise zu einer Unterbewertung der Verschmelzung führt. Umgekehrt können mineralisierte Transplantatmaterialien oder verbliebene Knochensubstitute auf der Bildgebung schwer von neu gebildeten Knochen zu unterscheiden sein, was zu einer Überschätzung der Fusionsraten führen kann. Künftige Studien könnten von standardisierten Bildgebungsprotokollen und ergänzenden Bewertungsmethoden wie histologischer oder biomechanischer Bewertung in präklinischen Modellen profitieren, um die Zuverlässigkeit und Interpretierbarkeit der Fusionsbewertung zu verbessern.

Absenkungen und Sicherheitsergebnisse
Der Zusammenbruch der Wirbelendplatte ist eine der wichtigsten Komplikationen, die den langfristigen Erfolg der lumbalen Versteifung72 beeinträchtigen. Für laterale Ansätze berichtete eine systematische Übersichtsarbeit und Metaanalyse von LLIF aus dem Jahr 2024, die drei Studien und 265 Patienten (insgesamt 441 Segmente) umfassten, dass die Gesamtabsenkungsraten in der 3D-pTi-Gruppe signifikant niedriger waren als in der PEEK-Gruppe (Odds Ratio [OR] ≈ 0,25), mit einer deutlichen Reduktion der schweren Subsidenz (OR ≈ 0,17)69. In frühen einarmigen LLIF-Serien mit 3D-pTi-Käfigen lagen die segmentalen Absenkungsraten bei etwa 8 %, und nur etwa 1,8 % der Segmente mussten bei schwerem Kollaps erneut operiert werden, was günstiger erscheint als die zuvor berichteten Raten für feste Titan- oderPEEK-Käfige 73.

Im TLIF-Bereich deuten mehrere Kohorten- und Datenbankstudien darauf hin, dass 3D-pTi-Käfige das Risiko einer Reoperation im Zusammenhang mit Peudarthrose74 verringern können. Levy et al. berichteten von einem Trend zu niedrigeren pseudarthrosebedingten Reoperationsraten bei TLIF, die mit 3D-pTi-Käfigen durchgeführt wurden, im Vergleich zu nicht-porösen PEEK-Käfigen, obwohl der absolute Unterschied gering war und mit längerfristiger Nachbeobachtungbestätigt werden muss. Echte Daten aus einer großen US-Verwaltungsdatenbank, die PEEK- und 3D-gedruckte Titankäfige bei der Lenden- und Lumbosakralfusion vergleicht, zeigten, dass beide Gruppen innerhalb von 3 und 12 Monaten niedrige kumulative Reoperations- und Revisionsraten aufwiesen (etwa 1 %–2 %), ohne wesentliche Unterschiede zwischen den Gruppen41.

Bis heute gibt es keine überzeugenden Belege dafür, dass 3D-pTi-Käfige mit neuartigen, materialspezifischen schweren Komplikationen in Verbindung stehen. Obwohl radiographische Artefakte weiterhin eine Rolle spielen, kann die poröse Struktur die Bildverdeckung im Vergleich zu herkömmlichen festen Metallkäfigen teilweise abmildern. Hochwertige Langzeitdaten zu Verschleißpartikeln, Metallionenfreisetzung und der Degeneration benachbarter Segmente bleiben jedoch begrenzt und sollten in künftiger Forschung fokussiert werden.

Patientenspezifische Implantate und Einschränkungen der aktuellen Evidenz
Neben standardisierten Käfigen in Standardgröße hat die additive Fertigung die Erforschung patientenspezifischer Implantate (PSIs) bei der lumbalen Körperfusion ermöglicht. In multizentrischen prospektiven Studien mit patientenspezifischen 3D-gedruckten Titankäfigen für LIF zeigte die Nachbeobachtung signifikante Verbesserungen bei Schmerzen und Oswestry Disability Index (ODI)-Werten sowie zufriedenstellende Versteifungsratenvon 18,75. Systematische Übersichtsarbeiten, die diese Ansätze mit herkömmlichen Fusionstechniken vergleichen, deuten darauf hin, dass patientenspezifische 3D-gedruckte Titankäfige zumindest nicht den Standardimplantaten hinsichtlich Symptomlinderung und gesundheitsbezogener Lebensqualität unterlegen sind76,77.

Die meisten verfügbaren Studien verwenden jedoch einzelarmige prospektive Designs und fehlen direkte randomisierte Vergleiche mit Standard-3D-pTi- oder PEEK-Käfigen, was es erschwert, den spezifischen Vorteil des individualisierten Designs zu isolieren. Bei Patienten mit überwiegend degenerativer lumbaler Pathologie können 3D-pTi-Käfige potenziell verbesserte radiographische Fusionsmerkmale bieten und das Risiko eines Höhenverlusts zwischen den Wirbelwirbeln oder einer peudarthrosebedingten Revision verringern, ohne klare Hinweise auf erhöhte Komplikationen oder Kosten. Dennoch bleiben potenzielle Vorteile bei langfristigen klinischen Ergebnissen und Kostenwirksamkeit in größeren randomisierten kontrollierten Studien mit verlängerter Nachbeobachtung noch nicht bestätigt. Um die konzeptionelle Positionierung und Neuheit der vorliegenden Übersicht im Vergleich zu den kürzlich veröffentlichten Evidenzsynthesen 78,79,80,81 zu verdeutlichen, wird ein Vergleich repräsentativer Übersichtsartikel in Tabelle 3 zusammengefasst.

Einschränkungen und zukünftige Forschungsrichtungen
Einschränkungen in der Evidenzqualität und Generalisierbarkeit
Trotz ermutigender Erkenntnisse in präklinischen und frühen klinischen Studien bleibt das Gesamtniveau der Evidenz für 3D-pTi-Interkörperkäfige begrenzt. Die meisten klinischen Studien sind Einzelzentrum-, retrospektive oder kleine Stichprobenkohorten, mit Nachbeobachtungsperioden typischerweise von 6 bis 24 Monaten; Nur eine Minderheit besteht aus prospektiven Studien oder systematischen Übersichtswerken65. Darüber hinaus besteht eine erhebliche Heterogenität in den Studien hinsichtlich des chirurgischen Ansatzes (TLIF/LLIF/ALIF), der Anzahl der verschmolzenen Niveaus, des Vorhandenseins von Spondylolisthesis oder Deformität, des Einsatzes von Autograft- oder Knochenmorphogenetischen Proteinen sowie der spezifischen strukturellen Parameter der Käfige.

Auch die Endpunkte sind inkonsistent: Einige Studien verwenden CT-basierte Brantigan–Steffee-Fusionsbewertung oder Interkörperknochenbrücken als primäre Endpunkte, während andere Subsidenzbewertung oder Reoperationsraten betonen. Selbst die Definition und die Bewertungskriterien für "Senkung" sind nicht einheitlich. Daher eignen sich die derzeit verfügbaren Daten eher zur Identifizierung von Signalniveau-Trends als zur Feststellung robuster kausaler Schlüsse. Aus bildgebender Sicht sind metallische Artefakte, die mit Titanimplantaten assoziiert sind, in der Wirbelsäulenradiologie gut bekannt und können die präzise Beurteilung der Knochenbildung auf CT-Bildgebung56 beeinträchtigen. Strahlverhärtung und Streueffekte können die Knochen-Implantat-Schnittstelle verdecken, insbesondere innerhalb poröser Strukturen. In Großtiermodellen können poröse Titankonstrukte auf der Bildgebung radiodicht erscheinen, was es erschwert, neu gebildete Knochen vom Implantatgitter zu unterscheiden. Umgekehrt können Resttransplantatmaterial oder mineralisierte Knochenersatzstoffe ebenfalls schwer von echten knochigen Brücken zu unterscheiden sein.

Diese bildgebenden Faktoren führen zu Unsicherheiten bei der radiographischen Fusionsbewertung und können zu einer Unter- oder Überschätzung des tatsächlichen Fusionsstatus führen. Zusammenfassend deuten diese Überlegungen darauf hin, dass die berichteten radiographischen Vorteile von 3D-pTi-Käfigen angesichts der Bildbegrenzungen und der Variabilität im Studiendesign mit Vorsicht interpretiert werden sollten.

Fehlendes einheitliches "optimales" Material- und Strukturdesign
Aus Sicht der Material- und Strukturtechnik liegt der Hauptvorteil von 3D-pTi in der Fähigkeit, durch Anpassung von Porosität, Porengröße und Gittertopologie einen "anpassbaren" elastischen Modul und Knochenwachstumskanäle zu erreichen. Derzeit besteht jedoch kein Konsens darüber, welcher Porositätsbereich (z. B. 50%–80 %), Porengröße (z. B. 300–600 μm) oder Gittertyp (z. B. Voronoi, Oktett-Fachwerk) am besten für die Belastungsumgebung und Knochenqualität der lumbalen Endplatten geeignet ist. Wichtig ist, dass unklar bleibt, ob ein einziges "optimales" Gerüstdesign existiert oder ob mehrere strukturelle Konfigurationen unter verschiedenen klinischen Bedingungen eine angemessene mechanische Stabilität und biologische Integration erreichen können. Jüngste mechanische Tests legen nahe, dass ein optimierter 3D-Ti-Käfig mit etwa 70 % Porosität und einer anatomisch konformen Außenform die Widerstandsfähigkeit gegen Senkung26 erheblich erhöhen kann. Solche Ergebnisse sollten jedoch als modellspezifisch und nicht als universell verallgemeinerbar interpretiert werden.

Gleichzeitig erhöht eine porösere Struktur zwar das Potenzial für Knochenwachstum, wirft aber auch Bedenken hinsichtlich der Ermüdungsfestigkeit und langfristigen Haltbarkeit auf. Übermäßig hohe Porosität kann die Ermüdungsresistenz beeinträchtigen und das Risiko von Mikrorissbildung und strukturellem Versagen erhöhen, während zu niedrige Porosität für Knochenwachstum und Lastverteilung ungünstig sein kann. Die meisten bestehenden Studien wurden an gesunden Tiermodellen oder an Patienten mit relativ erhaltener Knochenqualität durchgeführt. Es gibt einen Mangel an systematischen Daten, um zu bestimmen, ob 3D-Ti-Designs patientenspezifisch für ältere Personen mit Osteoporose, metabolischer Knochenerkrankung oder langfristiger Glukokortikoidnutzung angepasst werden sollten. Zukünftige Forschung könnte davon profitieren, sich auf die Definition von "geeigneten Designbereichen" für spezifische biomechanische und biologische Kontexte zu konzentrieren, anstatt eine universell optimale Gerüstarchitektur zu identifizieren.

Wirtschaftliche, regulatorische und umsetzungsbezogene Herausforderungen
Die additive Herstellung von Wirbelsäulenimplantaten ist im Allgemeinen mit höheren Produktionskosten und größerer technischer Komplexität im Vergleich zu herkömmlichen standardisierten Geräten verbunden. Patientenspezifische 3D-gedruckte Implantate bringen zudem zusätzliche Überlegungen in Bezug auf regulatorische Zulassungswege, Qualitätskontrollanforderungen und Überwachungsaufgaben nach der Markteinführung mit sich. Derzeit bleiben formelle gesundheitsökonomische Bewertungen, die speziell die Kosten-Effektivität oder den Kostennutzen von 3D-pTi-Käfigen bei der Lendenwirbelsäulenfusion bewerten, begrenzt. Verfügbare reale Daten deuten darauf hin, dass die Kosten für kurzfristige Krankenhausaufenthalte und die Nutzung perioperativer Ressourcen im Großen und Ganzen mit denen herkömmlicher Implantate vergleichbar sind; Dennoch fehlen robuste langfristige wirtschaftliche Analysen weiterhin. Darüber hinaus sind Erstattungsrichtlinien und Leitlinienempfehlungen für 3D-gedruckte Wirbelsäulenimplantate noch nicht im Gesundheitssystem standardisiert. Zusammen zeigen diese Faktoren die Notwendigkeit klarerer wirtschaftlicher Evaluation und regulatorischer Rahmenbedingungen, bevor eine breitere klinische Einführung vollständig bewertet werden kann.

Prioritätsbereiche für zukünftige Forschung und klinische Übersetzung
Obwohl präklinische und frühe klinische Studien potenzielle Vorteile 3D-gedruckter poröser Titan-Käfige nahelegen, bleibt die aktuelle Evidenzbasis heterogen und begrenzt hinsichtlich der langfristigen Nachbeobachtung. Zukünftige Untersuchungen würden von einer standardisierteren Berichterstattung über strukturelle Designparameter und Ergebnisdefinitionen profitieren, um die Vergleichbarkeit zwischen den Studien zu verbessern. Darüber hinaus werden längerfristige klinische Daten und angemessen gestaltete Vergleichsstudien notwendig sein, um Haltbarkeit, Subsidenzverhalten und funktionelle Ergebnisse zu klären. Neue Technologien, darunter patientenspezifische Implantatdesignstrategien und datengetriebene Modellierungsansätze, bleiben explorativ und erfordern weitere Validierung, bevor eine routinemäßige klinische Integration in Betracht gezogen werden kann.

Schlussfolgerungen

3D-gedruckte poröse Titan-Interbody-Käfige stellen eine jüngste technologische Entwicklung in der lumbalen Versteifungschirurgie dar und wurden in präklinischen und frühen klinischen Studien untersucht. Verfügbare Belege deuten darauf hin, dass ihre Gitterarchitektur unter bestimmten Bedingungen mechanische Kompatibilität und Knochen-Implantat-Interaktion ermöglichen kann. Allerdings bleiben die aktuellen Vergleichsdaten im Vergleich zu herkömmlichen Titan-, konventionellen PEEK-Käfigen und additiv hergestellten PEEK-Käfigen weiterhin begrenzt und heterogen, was endgültige Schlussfolgerungen zur relativen klinischen Leistung verhindert. Langfristige Beständigkeit, Kosteneffizienz und standardisierte Ergebnisbewertung erfordern weitere Untersuchungen. Derzeit sollten 3D-pTi-Käfige als eine Option unter mehreren verfügbaren Interbody-Implantattechnologien betrachtet werden, deren genaue klinische Rolle durch zukünftige hochwertige vergleichende Forschung noch geklärt werden soll.

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Abbildung 1: Designprinzipien von 3D-gedruckten porösen Titan-Interbody-Käfigen. Kontrollierte Porosität und Gitterarchitektur ermöglichen eine Anpassung des elastischen Moduls zugunsten des Cancellausen Knochens, was eine stärkere physiologische Lastübertragung ermöglicht und möglicherweise die Spannungsabschirmung reduziert. Das miteinander verbundene poröse Netzwerk kann Knochenwachstum und Gefäßbildung unterstützen, was zur verbesserten Osseointegration und langfristiger Implantatstabilität beiträgt und das Risiko einer Käfigsenkung möglicherweise senkt. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

TitelStudiumJahrStudienartModellWichtige Erkenntnisse
Guyer et al. (48)2016Biomechanische TierstudieSchweinemodellPoröses Titan-Gerüst vs. PEEK vs. AllograftPoröses Titangerüst zeigte eine signifikant stärkere Knochen-Implantat-Schnittstelle und eine bessere Osseointegration.
McGilvray et al. (49)2018Vergleichende TierstudienSchaflendenversteifungsmodell (Schaf)PEEK-Käfig; plasmabesprühtes poröses, titanbeschichtetes PEEK (PSP); 3D-gedruckter poröser Titanlegierungs-Käfig (PTA)3D-gedruckte poröse Titanlegierungskäfige zeigten im Vergleich zu PEEK- und PSP-Käfigen signifikant ein größeres Knochenwachstum, einen reduzierten Bewegungsumfang und eine erhöhte Konstruktsteifigkeit im Vergleich zu PEEK- und PSP-Käfigen, was auf überlegene Osseointegration und Fusionspotenzial hindeutet.
Carpenter et al. (50)2018Finite-Elemente-AnalyseComputationales FE-Modell basierend auf Mikro-CT-ImplantatgeometriePoröse PEEK- vs. poröse 3D-gedruckte Titan-(Ti)-ImplantatstrukturenPoröser PEEK erhöhte die Lastverteilung mit eingewachsenem Knochen signifikant im Vergleich zu porösem Titan (z. B. ~66 % vs. ~13 % Lastübertragung nach 4 Wochen unter Kompression) und erzeugte höhere physiologische Spannungen im benachbarten Knochen, was auf ein günstigeres mechanisches Umfeld für Knochenerhaltung und Osseointegration hindeutet.
Zhang et al. (51)2020Kontrollierte TierversucheRhesusmakaken-Lenden-Interbody-Fusionsmodell (OLIF)3D-gedruckter poröser Ti6Al4V-Käfig; Käfige gefüllt mit Simvastatin/Poloxamer 407 Hydrogel vs. nur Hydrogel vs. blankem KäfigDas Simvastatin-geladene Hydrogel in porösen Titankäfigen erhöhte signifikant das Knochenwachstum, die osteoblastische Aktivität (PET/CT SUV), die Knochenvolumenfraktion und die Bewegungsfreiheit reduziert, was auf eine verbesserte Wirbelsäulenfusion und mechanische Stabilität hinweist.
Yee-Yanagishita et al. (52)2022In-vitro-biomechanische mechanische TestsPolyurethanschaumblockmodell simuliert WirbelendplattenPoröser Titankäfig (Körpergitter + mikroporöse Endplatten); poröser PEEK-Käfig; Fachwerk-TitankäfigPoröser Titankäfig zeigte den besten Setzungswiderstand mit höchster Blocksteifigkeit und niedrigster dynamischer Senkungsverschiebung im Vergleich zu porösen PEEK- und Fachwerk-Titan-Käfigen, was darauf hindeutet, dass das Käfigdesign eine größere Rolle spielt als das Material allein bei der Verhinderung von Setzungen.
Fogel et al. (26)2022Vergleichende präklinische Studie (in-vitro-mechanische Tests + in vivo Tierversuche)Polyurethanschaum-Block-Subsidenzmodell (ASTM F2267) und Schaflenden-Interbody-Fusionsmodell3D-gedruckter poröser Ti-6Al-4V-Käfig mit spannungsoptimiertem Körpergitter und mikroporösen Endplatten (Modulus XLIF)Das Design des porösen Titankäfigs reduzierte die Steifigkeit des Implantats, zeigte einen hohen Absenkungswiderstand (Blocksteifigkeit ≈1976,8 N/mm) und zeigte ein fortschreitendes Knochenwachstum und -versteifung in einem Schafmodell mit Fusionsraten von 87,5 % nach 12 Wochen und 100 % nach 26 Wochen.
Xu et al. (53)2022In vitro + in vivo TierversuchMC3T3-E1 Osteoblastenkultur und Modell des Kaninchen-Femoraldefekts3D-gedruckte poröse Ti6Al4V-Gerüste mit hohlem sechseckigem Prisma vs. hohlen, dreieckigen Prisma-PorenstrukturenEin hexagonales Prisma-Poros-Titan-Gerüst zeigte eine stärkere Zelladhäsion, eine höhere ALP-Aktivität sowie bessere Knochenintegration und neue Knochenbildung im Vergleich zur dreieckigen Prismastruktur.
Johnson et al. (54)2023Präklinische Tierstudien mit biomechanischen, μCT- und histomorphometrischen AnalysenSchaflenden-Interbody-Fusionsmodell (6 Schafe; L2–L3 und L4–L5)Additiv gefertigte poröse Ti6Al4V-Gitterkäfige: Körpergitter vs. Körper + OberflächengitterdesignBeide 3D-gedruckten porösen Titankäfigdesigns erzielten positive Fusionsergebnisse; Körpergitter-Käfige zeigten signifikant mehr Knochenkontakt als Oberflächen-Gitterkäfige, und die Gesamt-Fusionsleistung war überlegen gegenüber zuvor berichteten PEEK-Käfigen.

Tabelle 1: Zusammenfassung repräsentativer biomechanischer und biologischer Studien zu 3D-gedruckten porösen Titankäfigen, die bei der lumbalen Interkörperfusion verwendet werden. Diese Tabelle fasst repräsentative experimentelle Studien zusammen, die die biomechanische und biologische Leistung poröser oder 3D-gedruckter Titan-Interbody-Käfige untersuchen, die in der Lendenfusionsforschung verwendet werden. Die eingeschlossenen Studien umfassen Finite-Elemente-Analysen, in-vitro-mechanische Tests, zelluläre Experimente und präklinische Tierfusionsmodelle. Berichtete Ergebnisse umfassen Implantatsteifheit, Absenkungsresistenz, Knochen-Implantat-Kontakt, Knochenwachstum und fusionsbezogene biomechanische Stabilität. Zusammen liefern diese Studien mechanistische Belege, die die potenziellen Vorteile poröser Titanstrukturen zur Optimierung der Lastverteilung, zur Reduzierung des Spannungsschutzes und zur Förderung der Osseointegration unterstützen. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.

StudiumJahrHerangehensweiseStudiendesignStichprobengrößeNachfolgeRadiographisches ErgebnisKomparator
Adl Amini D. et al. (62)2021LLIFRetrospektive Vergleichsform113 Patienten (186 Stufen)6–12 Moh.Schwere Senkung: 3,0 % (Ti) vs 18,5 % (PEEK)3D-gedrucktes Ti vs. PEEK
Corso KA.  et al. (63)2022ALIF / PLIFRetrospektive deskriptive Kohorte93 Patienten pro Gruppe6 Moh.Revision: 0 % (Ti) vs 0,5 % (PEEK)3D-gedrucktes Ti vs. PEEK
Alan N.  et al. (64)2023LLIFRetrospektive Kohorte mit Propensitäts-MatchingLevel 97 gegen 9712 MonateAbsenkung: 27 % vs. 8 %pTi vs PEEK
Segi N.  et al. (65)2023XLIFRetrospektive vergleichende Studie32 Patienten3 Moh.VEC: 8 % vs 45 %3D-gedrucktes Ti vs. PEEK
Donaldson C.  et al. (66)2024ALIF / LLIFRetrospektive Kohorte50 Patienten (66 Stufen)12 MonateSetzung: 3,03 %Keine (Einarm)

Tabelle 2: Wichtige klinische Studien, die die Sicherheit und Wirksamkeit von 3D-gedruckten porösen Titankäfigen bei der lumbalen Interkörperfusion bewerten. Diese Tabelle fasst repräsentative klinische Studien zusammen, die die radiographischen und klinischen Ergebnisse untersuchen, die mit porösen oder 3D-gedruckten Titan-Interbody-Käfigen bei lumbalen Interbody-Fusionsverfahren verbunden sind, einschließlich lateraler lumbaler Interbody-Fusion (LLIF), anteriorer lumbaler Interbody-Fusion (ALIF), posteriorer lumbaler Interbody-Fusion (PLIF) und extremer lateraler Interbody-Fusion (XLIF). Die Tabelle zeigt Studiendesign, Stichprobengröße, Nachbeobachtungsdauer und wichtige radiographische Ergebnisse wie Käfigsenkung, Bildung von Wirbelendplattenzysten und Revisionsraten. Sowohl vergleichende Studien (poröses Titan vs. PEEK-Käfige) als auch einarmige klinische Serien sind enthalten, um einen Überblick über die aktuellen klinischen Erkenntnisse bezüglich Implantatstabilität und kurzfristiger Sicherheit zu geben. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.

NeinAutorJahrRezensionsartSchwerpunkt der ÜberprüfungBiomechanikKlinische ErgebnisseEntwurf / HerstellungKonzeptueller Rahmen
1Duan Y (78)2024Systematische Übersichtsarbeit & MetaanalyseKlinischer Vergleich von 3D-gedruckten Ti- und PEEK-KäfigenNeinJaBegrenztNein
2Pairojboriboon S (79)2024Netzwerk-MetaanalyseFusionsergebnisse über verschiedene Käfigmaterialien hinwegNeinJaBegrenztNein
3Lee JJ (80)2025Narrative ÜbersichtHistorische Entwicklung von Titankäfigen und 3D-DrucktechnologieBegrenztBegrenztJaNein
4Diese Rezension/Narrative integrative ÜberprüfungMechanistische Synthese von Designprinzipien, biomechanischer Leistung, Osseointegration und klinischen Ergebnissen 3D-gedruckter poröser TitankäfigeJaJaJaJa

Tabelle 3: Vergleich aktueller Bewertungen zu 3D-gedruckten Titan-Interbody-Käfigen und dem Umfang der vorliegenden Übersicht. Diese Tabelle vergleicht repräsentative aktuelle Übersichten zu 3D-gedruckten Titan-Interbody-Käfigen mit der vorliegenden Übersicht hinsichtlich Übersichtstyp, Schwerpunkt der primären Forschung und thematischer Abdeckung. Zu den wichtigsten bewerteten Aspekten gehören, ob die Übersichtsartikel biomechanische Mechanismen, klinische Ergebnisse, Implantatdesign und Prinzipien der additiven Fertigung behandelten, sowie breitere konzeptionelle Rahmenbedingungen, die ingenieurtechnische und klinische Perspektiven integrieren. Dieser Vergleich hebt den erweiterten Umfang der vorliegenden Übersichtsarbeit hervor, die biomechanische, biologische, designbezogene und klinische Evidenz integriert, um eine umfassendere konzeptionelle Synthese zu ermöglichen. Bitte klicken Sie hier, um diese Tabelle herunterzuladen.

Offenlegungen

Alle Autoren geben an, dass sie keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit der Gestaltung, Analyse oder Veröffentlichung dieses Werks haben. Mit diesem Manuskript sind keine finanziellen Beziehungen, beratenden Rollen, Patentanmeldungen oder andere konkurrierende Interessen verbunden. Konzeptualisierung: Peng Sun und Kai Su; Literaturübersicht: Kai Su; Schreiben – Originalentwurf: Kai Su; Schreiben—Rezension und Redaktion: Peng Sun; Aufsicht: Peng Sun.

Danksagungen

Die Autoren sprechen ihren aufrichtigen Dank an die Kolleginnen und Kollegen aus, die Unterstützung bei der Literatursuche, Datenorganisation und akademischen Diskussionen geleistet haben. Wir danken unserer Institution auch für die Unterstützung einer unterstützenden Forschungsumgebung und administrativer Unterstützung, die den reibungslosen Abschluss dieser Arbeit ermöglichte. Generative künstliche Intelligenz wurde für die Sprachbearbeitung und das Feinschliff des Manuskripts eingesetzt. Die Autoren übernehmen die volle Verantwortung für den Inhalt und die Interpretation des Werks.

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