治疗脊椎椎体压迫性骨折新型植入物之研发
醫電所 戴金龍副教授
本校工学院医疗机电研究所、机械系与长庚医院骨科部合作，共同开发的「可扩张且具有支撑骨骼结构强度功能之新型植入物」，可用於治疗骨质疏鬆所导致之脊椎椎体压迫性骨折。基於力学测试及模拟分析的结果，经过多次研发改良，目前已成功完成技术移转。
骨質疏鬆是 21 世紀醫療產業所必須面對的重要課題，因為骨質疏鬆而發生骨折的病例，事實上比心臟高血壓疾病或腦中風更多。以 65 歲以上的年長族群而言：女性每 3 個人、男性每 5 個人就有可能因為骨質疏鬆而發生骨折，其中更以脊椎壓迫性骨折為最多，因此治療骨折所需花費的醫療成本年年上升。
在治療脊椎壓迫性骨折方面：以骨水泥施行椎體成型術 ( Vertebroplasty ) 之外科手術，可以有效的改善病人的背痛與生活品質；然而受限於必須提供一個穩定具有機械支撐力的椎體，目前均以骨水泥作為醫療材料。骨水泥為不可吸收的聚合物，硬度遠高於骨質疏鬆的椎體，所以在長期追蹤時，常發現鄰近節的脊椎亦產生次發性骨折；而其不可吸收的特性，也會阻礙正常骨折的癒合；且骨水泥在灌入椎體時，有可能因為壓力過大而溢出，壓迫脊髓或其他重要組織器官，引起嚴重的併發症。為此，產學界發展出佝僂成型術 ( Kyphoplasty )，將椎體內先以氣球擴張術製造出一個空腔，再將骨水泥灌入氣球內，以限制骨水泥的位置，不會溢出而壓迫神經組織；但是這個改進其實並沒有解決問題，因為植入的仍然是生物不可分解的骨水泥，骨折的癒合仍然不正常，而且所需的醫療成本很高。根據估計：全球需要接受椎體成型數的病人每年可能有七佰萬人，因此改良目前的治療方式是非常重要的議題。
骨質疏鬆所導致之脊椎壓迫性骨折，經常會合併骨缺損而導致骨塌陷缺損，因此需要接受骨移植來治療，骨移植不論是自體骨、異體骨、或是人造骨，都需要經過移行性的骨再造 ( Creeping substitution )，才能重塑 ( Remodeling ) 成正常的骨組織；而在此重塑過程，移植骨的力學結構會降低，當受到外力作用，很容易就會因支撐力不足而再次塌陷。如何藉由植入物以支撐骨骼結構強度，同時不干擾移植骨的重塑過程，是骨科界急需解決的課題。
本项新型植入物是一种植入椎体内，可以扩张且具有骨骼机械强度支撑的植入物。採用生医材质鈦合金作為材料，利用材料自身的塑性变形性质和植入物的几何结构来达到扩张的效果。本体為一可以调整不同扩张范围之扩张机构。辙动之机转以机械式经由底部操作连繫，使可自由扩张。由於扩张机构使植入物和骨骼内部接触面积增加，因此能够有效的减少应力集中的现象，并且提供更广泛的支撑效果。於植入压迫性骨折之脊椎椎体后，提供骨修补癒合期间之生物力学支撑结构，促进椎体骨折癒合，并於扩张后之植入物内部造成可供植入移植骨或生物可吸收性人造骨之空间，可使移植骨的重塑过程，不受过大压力的干扰或破坏，达到回復骨折骨骼高度和防止骨水泥渗漏的效果，并降低术后造成后续邻近脊椎因為受力过大，而再发生骨骼塌陷的风险。
综合而言，本项新型植入物适用於以下应用范畴：
1.骨质疏鬆脊椎体压迫性骨折，以可扩张之植入物将椎体成型，并可保护椎体进一步之骨折，结合生物可吸收性人造骨浆，促进椎体骨折癒合，同时避免骨水泥之併发症。
2.股骨頭缺血性壞死，結合各種 骨移植策略，提供骨修補癒合期間之生物力學支撐結構，避免股骨頭早期塌陷，繼續壞死。
3.良性或恶性骨瘤造成之骨髓内空洞与骨缺损，需要以大量骨移植填充治疗，而因医疗因素无法、不适合或不能接受大量骨移植捐赠来源，且适合永久植入本设计之「可扩张且具骨骼机械强度植入物」者。
4.骨缺损、骨骼结构变形，需要以「可扩张、具骨骼机械强度植入物」协助矫正，且经临床评估适合者。