人工腰椎间盘置换术的发展历史及研究现状

孙祥耀 鲁世保 孔超

慢性腰痛的治疗方法目前尚有争议，腰椎融合术已经成为治疗由椎间盘退变引起的明显慢性下腰痛的标准方法；然而腰椎融合术可能会损伤脊柱的正常生理和生物力学功能，固定节段的活动度降低会引起邻近节段受压增加，从而导致受累节段的退变[1]。因此人工椎间盘置换术被作为预防邻近节段退变的治疗手段之一，得到快速发展[2]。从 1966 年 Fernstrom[3]最早使用不锈钢球替代腰椎间盘重建腰椎间隙高度至今，人工腰椎间盘的种类逐渐增多，通常融合多种设计理念。术中病变椎间盘被人工椎间盘替换，从而保证了其具有正常运动节段的活动度并且降低邻近节段退变的发病风险[4]。但是其它研究指出人工椎间盘置换术后仍然会发生邻近节段退变[5]。因此人工腰椎间盘的治疗效果尚有争议，应用受到限制。人工椎间盘的使用寿命应当维持 40 年以上；由于长期的生物力学特点尚不明确，当前使用的人工椎间盘的使用寿命能否达到上述要求仍有疑问[4,6]。本研究就腰椎人工间盘的发展历史及研究现状进行综述，可为人工腰椎间盘的临床应用及实验设计提供参考。

一、按照活动方式分类

此分类方式主要包括球窝关节型 ( 第一代人工腰椎间盘，如 Charité、ProDisc)、黏弹性型 ( 第二代人工腰椎间盘，如 activ-L、Freedom) 两种。球窝关节设计最初是由全关节置换中模仿而来的，代表了第一代人工腰椎间盘的特性，由此产生的问题是这种设计是否能够模仿不同椎间盘的生物学及生物力学特性[7]。球窝关节设计在轴向上是完全刚体，并且没有像正常椎间盘或变形椎间盘一样对屈曲以及旋转进行限制，这将会导致活动范围的变化，节段性前凸形成或者关节突关节超负荷[8]。黏弹性人工腰椎间盘 ( 第二代人工腰椎间盘) 在生物力学性能上占有绝对优势，通常能够提供 3 个活动轴的 6 个自由度的活动[9]。并且能够吸收振动；能够更好地缓解背痛和腿痛，原因在于人工椎间盘的设计、材料性质、仪器设备、手术经验的提升以及更加严格的患者筛选[7,10]。

二、按自由度分类

大多数人工腰椎间盘为球窝关节设计，按照其设计对自由度的限制又可以分为限制型 ( 如 Flexicore)，半限制型( 如 Maverick、ProDisc) 及非限制型 ( 如 Charité、Acroflex)；半限制型以及非限制型人工腰椎间盘能够保持接近正常的旋转范围以及活动范围[11-12]。然而有研究指出活动范围的增大与减小与临床疗效无关[13]。术后节段性腰椎前凸形成在限制型以及非限制型人工椎间盘置换术病例均有报道[14-15]。可能原因为人工椎间盘置换术中椎间盘切除，前纵韧带切除，后方韧带切除以及椎间撑开等操作后引起的腰椎旋转不稳定[13,16]。半限制型和非限制型人工椎间盘都会导致关节突关节载荷增加，但是前者治疗效果优于后者[17]。半限制型人工椎间盘能够分担更大的载荷，从而保护了周围结构使其避免受到过多负载，并且避免过早出现退变；还可以保持功能单位的旋转刚度，但是也更易出现磨损；并且对术中放置位置的要求比限制型高[18-19]。对于远期治疗效果，磨损的问题所产生的影响要远远大于腰椎活动度所带来的影响[6,20]。

三、按轴向负载分类

此分类为接触面设计分类基础上的分类方法，包括活动负载和固定负载[4]。在金属－聚乙烯 ( metal-onpolyethylene，MoM) 接触型人工腰椎椎间盘的研究中，具有活动轴设计的人工腰椎间盘包括 Charité、activ-L、Mobidisc 等，均会出现聚乙烯表面损伤、聚乙烯磨损碎屑以及深部炎症；固定轴设计的 ProDisc-L 也会出现终板的碰撞以及金属磨损碎屑[21]。在金属－金属 ( metal-onmetal，MoM) 接触型人工腰椎间盘中，活动轴设计主要包括 Kineflex，固定轴设计主要包括 Maverick，均会产生金属磨损碎屑从而引发炎症反应[22]。通过观察固定负载设计人工腰椎间盘，80% 的患者出现金属终板撞击磨光[23]。关于活动负载型人工腰椎间盘的研究指出组织中没有出现金属碎屑，但是有明显的金属损耗，金属离子水平升高，从而使引起其它组织反应的可能性增加[24]。

固定负载以及活动负载对屈曲及伸展的生理活动度均有较好的保护作用；活动负载型人工腰椎间盘能够提供更高的自由度；例如，Charité 能够提供 5 个自由度，与之相比 ProDisc-L 仅能提供 3 个自由度；然而动力学改变对磨损碎屑的形成以及继发炎症的长期影响尚不明确[25]。

四、按材料分类

金属型、陶瓷型、金属－聚乙烯型、三维纤维人工腰椎间盘以及组织工程人工腰椎间盘。金属型、陶瓷型、金属－聚乙烯型人工腰椎间盘的特点与接触分类中对应的类型相似。三维纤维人工椎间盘是使用超高分子聚乙烯( ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE) 纤维束通过近净编织技术形成的半椭圆形结构，表面包被线性低密度聚乙烯；体外实验有较好的抗疲劳特性[26]。在生物力学分析之后，浸泡三维纤维人工椎间盘的溶液中没有发现聚乙烯碎片，使用扫描电子显微镜没有发现表面发生变化，表明其有较好的强度；除了能够装载生物活性陶瓷之外，三维纤维人工椎间盘具有骨形态发生蛋白等骨诱导物质载体的作用，从而在使用中可能不需要临时内固定；然而此类人工腰椎间盘尚未广泛应用于临床[27]。组织工程人工腰椎间盘是利用纤维环、髓核等分离出的细胞进行培养，进而创建生物活性椎间盘，结构与正常腰椎间盘相似，有一定的强度，目前仍处于试验阶段[28]。

五、按接触面设计分类

接触面分为金属－聚乙烯接触型 ( 如 Maverick、ProDisc、activ-L)、硬性接触型 ( 金属－金属接触型如Kinflex，陶瓷－陶瓷接触型如 Sofamor Danek)、整体型设计 ( 如 Cadisc-L、LP-ESP) 三种。金属－聚乙烯人工腰椎间盘关注的焦点在于支座表面聚乙烯磨损碎屑以及炎症反应；高分子材料碎屑影响较金属碎屑严重，磨损问题不容忽视[21]。金属－金属接触型设计容易产生细小的金属磨损碎屑以及金属离子，易而引发炎症反应，激活适应性免疫机制，引起有害的局部组织反应[29]。金属磨损伴随的软组织反应以及炎性假瘤已经在使用钴铬合金制造的金属－金属接触型人工腰椎间盘的患者中发现；有患者在正常磨损速度下出现了无菌性淋巴细胞主导的血管相关性病变[24,29]。尽管有生物材料方面的问题，使用金属－金属接触设计仍然有其它接触设计所没有的优势[30]。与金属－聚乙烯接触设计相比，此类人工椎间盘体积磨损更少 ( 通常通过降低摩擦来实现)，可能会降低局部炎症反应以及骨质溶解的发生；因此，金属－金属接触设计的人工椎间盘中出现技术相关风险或并发症的病例数很少[21]。陶瓷－陶瓷接触设计的人工椎间盘采用了人工髋关节的摩擦力设计，因为球窝关节中的窝较浅，并且它的曲率减少到接近周长，因此不太灵活[31]。整体型设计 ( one-plate design) 将有顺应的弹性体生物材料合并在一起从而模仿生理性 6 个自由度；与之前人工椎间盘相比能够更好地模仿正常椎间盘的活动，能够维持轴向刚度以及屈曲刚度特性[32]。

(一) 金属－聚乙烯接触型人工腰椎间盘

1. Charité 人工腰椎间盘：第一代 Charité 在 1984 年投入使用，于 2004 年获得美国 FDA 认证，并于 2012 年退出医疗市场；此人工腰椎间盘为钴铬合金－超高分子聚乙烯材料，固定载荷设计，结构为聚乙烯材料插入两个杯帽状椎间盘终板之间；这种设计一直沿用到第三代Charité[33-34]。第二代 Charité 有翼状突起能够增加支撑面并且避免下沉入骨性终板；虽然采用这种设计，翼状突起的断裂以及人工椎间盘的下沉仍然时有发生[35]。第三代 Charité 从 1987 年开始投入使用，其短期及长期随访结果的研究较多[36]。Charité 能够轻度增加植入层面的活动度，从而与邻近节段相比增加了手术节段关节突关节的载荷，同时邻近节段活动和载荷都会减小。然而载荷控制模型所得结果并没有临床相关性，与完整脊柱相比，模型中的活动度以及关节突关节载荷要大得多[37]。相关研究证据提示聚乙烯核心移动，人工椎间盘中主要的成角运动位于上位终板与聚乙烯核心之间[38]。

Rousseau 等[39]发现 Charité 对手术节段屈曲伸展和侧曲时的瞬时旋转轴无明显影响。但是有相关研究发现了不同的结果，尤其是在 Charité 人工椎间盘方面的研究[40]。在L4～5或 L5～S1单个层面椎间盘退变性疾病引起的机械压迫性下腰痛使用这种椎间盘治疗效果最好[40]。并且无手术史以及重体力劳动的患者在行单层面手术时成功率最高[41]。影响 Charité 功能的因素包括人工椎间盘植入的位置以及方向，手术中腰椎前凸的改变和生理性载荷的大小等[42]。

内固定相关并发症主要包括人工椎间盘前方半脱位，人工椎间盘下沉，聚乙烯髓核磨损，异位骨化等；手术入路相关并发症包括腹壁血肿以及逆向射精；更多问题出现在邻近节段退变以及手术节段或其它节段的关节突关节病变[19]。骨质向金属终板渗透并非罕见，其速度随着随访时间的延长而下降[43]。所有出现异位骨化的患者术后活动度都大于术前。而在术后 24 个月的随访中出现异位骨化的患者与没出现异位骨化的患者在活动范围以及临床疗效方面没有明显差异[44]。Blumenthal 等[45]报道 2 年随访中 Charité 人工腰椎间盘置换术的患者并发症的发生率为29.1%，而融合手术患者并发症的发生率为 50.2%。Mcafee等[46]分析了翻修手术的发生率，发现 Charité 人工腰椎间盘置换术后翻修手术发生率为 6.3%，而融合手术患者翻修手术发生率为 10.1%。聚乙烯髓核过度氧化失效是需要进行翻修手术治疗的重要原因[47]。前路翻修手术通常非常困难并且十分危险[48]，后路融合翻修手术的疗效难以预测[43]。

2. ProDisc 人工腰椎间盘：ProDisc I 首先在法国由Marnay 投入使用；在 20 世纪 90 年代初共有 64 例使用此种人工椎间盘，并且进行了单节段或多节段人工椎间盘置换术，2006 年取得美国 FDA 认证[49]。目前 ProDisc-L 相关研究较多，为金属－聚乙烯接触型设计，钴铬合金－超高分子聚乙烯材料，固定负载设计[50]。ProDisc 人工腰椎间盘置换术后随访 8.7 年发现，邻近节段退变在术后活动度＜5° 的患者中发病率较高；邻近节段退变对临床疗效没有明显影响，此数据表明人工间盘置换术后活动度较大的患者出现邻近节段退变的风险降低[51]。据推测，ProDisc 曲率半径能够影响关节突关节载荷大小以及关节突关节接触的时间；较小的曲率半径能够通过使关节突关节接触时间过早而增加关节突关节的接触力；较小的曲率半径能够通过使关节突关节接触时间过早而增加关节突关节的接触力；相比之下，26 mm 曲率半径的 ProDisc 能够在扭转的情况下最大程度降低关节突关节接触力[8]。目前ProDisc 人工椎间盘设计腰椎前凸角主要由人工椎间盘上位结构维持，这可能会引起邻近椎骨椎弓根骨折等内固定相关并发症[52]。研究数据表明 ProDisc II 人工椎间盘置换术之后，与其它节段相比 L5～S1节段活动范围明显下降。对于活动范围的保护作用来说，L5～S1节段使用 ProDisc II 人工椎间盘治疗时保护作用最差，置入节段是影响术后活动范围的最重要的因素[15]。邻近节段效应 ( adjacentlevel effects，ALEs) 被定义为由整体结构变化而引起的非手术节段椎体间旋转改变的比率增加；与融合手术相比，ProDisc-L 维持了各节段的生理性活动范围，避免了邻近节段效应的发生[53]。

3. AcroFlex 人工腰椎间盘：与 Charité 和 Pro-Disc 的低摩擦设计不同，这种人工椎间盘采用了高弹性体来模仿正常人体椎间盘的弹性，包含了 2 个钛质终板以及插入其间的正己烷聚烯烃橡胶髓核[54]。多项测试下体内实验结果表明椎间活动范围在 Charité 能得到很好的保护，而在AcroFlex 人工椎间盘置换术之后有所下降[55]。AcroFlex 磨损碎屑与硬脊膜直接接触会引起硬膜外纤维层组织细胞反应；磨损碎屑有渗透入硬膜鞘的能力，诱发硬膜外组织，脑脊液以及脊髓本身的巨噬细胞和细胞因子反应；尚未发现 AcroFlex 材料引起急性神经性或系统性组织病理反应的证据[55]。AcroFlex 的相关研究强调了人工椎间盘磨损碎屑导致骨质溶解等潜在问题，其原因可能为周围韧带反应导致了金属－骨骼接触面的持续受压[56]。由于生物力学方面的缺陷，AcroFlex 最终被停止使用。

4. activL 人工腰椎间盘：activL 于 2015 年 7 月取得了FDA 认证；为第二代人工腰椎间盘，由钴铬合金－超高分子聚乙烯材料制成，固定负载、半限制型设计；包含了2 个金属终板以及一个嵌入的聚乙烯髓[52]。与前代人工腰椎间盘相比，activL 采用特殊设计进行了加强，有多种型号可选，是惟一能提供 8.5 mm 厚度的人工椎间盘；终板的袋状设计能够防止人工髓核从前方滑出；并且采用体外装配整体安装的方法，使其能够更好地匹配人体的解剖特点，从而更好地模仿健康脊柱的活动范围[57]。activL 的半限制型超高分子聚乙烯髓核仅支持前后方向的平移，从而更紧密地模仿了生理性活动，可能会减少关节突关节以及邻近节段的应力；体外预负荷检测结果显示，与完整脊柱相比 activL 人工椎间盘手术节段以及邻近节段的活动范围下降[58]。体外磨损实验表明，与 activL 相比，ProDisc-L的平均累积磨损要高 6 倍，Charité 要高 7 倍[59]。

5. Mobidisc 人工腰椎间盘：Mobidisc 在 2013 年获得上市许可；为金属－聚乙烯设计，钴铬合金－超高分子聚乙烯材料制成，活动负载设计，非限制型结构；Mobidisc 人工椎间临床疗效、影像学指标、术后患者满意度均较好；术后患者满意度、功能以及活动范围与人工椎间盘的旋转中心放置的位置有关[60]。对 Mobidisc 和 activL 进行术后回收比较后发现，两种椎间盘均未在周围组织中发现金属颗粒，但是 Mobidisc 人工椎间盘上下关节面磨损重于activL[61]。

6. BAGUERA L 人工腰椎间盘：2008 年 2 月 11 日，Spineart 首先使用了 BAGUERA L。金属聚乙烯接触设计；Diamolith 镀膜；钛－超高分子聚乙烯材料；固定载荷设计此种人工椎间盘可以通过 MRI 检查，其功能获益于减震吸收系统，这是一种代替固定或活动型聚乙烯人工髓核的独特选择；能够用特殊的辅助设备进行安装，全套安装设备共有 7 种设计精良的工具，操作更加简便[62]。目前尚缺乏相关研究对其疗效进行分析。

(二) 硬性接触型人工腰椎间盘

1. Maverick 人工腰椎间盘：Maverick 人工腰椎间盘首先在 2002 年 1 月于欧洲投入使用；为金属－金属接触型、固定载荷设计，钴铬合金材质[63]。在体外实验中，Maverick 能够使椎间盘切除术后的脊柱维持稳定，保持与完整脊柱相似的活动度；与术前状态相比，Maverick 人工椎间盘置换术后 ST、PT 以及整体前凸角没有明显的改变[64]。使用 Maverick 人工椎间盘置换术后患者血清中钴铬离子的含量升高；据文献报道，其血清中钴铬离子的含量能达到，甚至超过金属－金属接触型人工髋关节置换术后的血清中钴铬离子含量。血清中此种金属离子含量持续升高的影响仍不清楚，需要进一步研究[64]。Plais 等[65]对植入 Maverick 治疗腰椎间盘退变性疾病导致下腰痛的病例进行为期 10 年的随访，发现单节段或是双节段使用Maverick 治疗的远期有效率达到 55.6%。

2. Kinflex 人工腰椎间盘：Kineflex 首先在 2002 年10 月于南非投入使用，由铬钴钼合金 ( chrome-cobaltmolybdenum alloy，CCM alloy) 制成，为非限制型、活动负载设计人工腰椎间盘；其结构组成包括 2 个金属终板以及将其连接在一起的滑动核心组成；此人工椎间盘能提供屈曲伸展、左右侧曲时 12° 的活动范围[22]。I 级研究证据表明，Kineflex 术后 VAS 评分以及 FDA 临床疗效评分在 1 年之内并不明显优于 Charité，但是两种人工椎间盘都有较高的安全性[66]。Kineflex 能够明显提升临床疗效、恢复矢状位平衡状态、矫正腰椎滑脱；但是，脊柱矢状位序列的改善与临床疗效的关系仍然需要进一步研究[67]。

3. Flexicore 人工腰椎间盘：Flexicore 是一种金属－金属接触型人工椎间盘，为钴铬合金材质，限制型设计；其由两个金属终板以及其间形成的球窝关节组成[68]。关键部件强度测试以及疲劳试验结果表明，Flexicore 的性能能够超过生理环境对人工腰椎间盘的要求[69]。与融合手术相比Flexicore 人工椎间盘置换术后 2 年随访中疼痛及功能活动无明显差异[6]。

4. Sofamor Danek 人工腰椎间盘：Sofamor Danek 在2006 年获得许可；本研究中使用的人工椎间盘为 Sofamor Danek 集团设计；这种人工椎间盘采用了人工髋关节已获得良好验证的摩擦力设计，包括 2 个相匹配的球窝组件，为陶瓷球窝结构，固定负载设计[31,62]。其接触面是由多晶氧化铝制作，并且由钛质套管包围，表面有沟槽和颗粒可以让骨组织长入。根据这种植入物的设计原理和计算机模型分析结果，有学者推测在矢状面载荷下将 Sofamor Danek 植入能够模仿完整的脊柱功能单元 ( functional spinal unit，FSU)；但是手术技术会影响局部节段的力学作用，包括关节突关节载荷、旋转刚度以及骨的应力；模型分析结果表明，虽然这种人工椎间盘的设计方面没有内在旋转刚度，但是通过在前后方向上改变人工关节的位置，医生仍然能够调整活动节段的屈曲刚度以及后方的负载分配的方式[31]。

(三) 整体型设计

1. Cadisc-L 人工腰椎间盘：Cadisc-L 是一种弹性人工椎间盘，与之前人工椎间盘相比能够更好地模仿正常椎间盘的活动；弹性人工椎间盘能够维持轴向刚度以及屈曲刚度特性[70]。在＞1000 N 的载荷时，Cadisc-L 的弯矩随着屈曲和伸展的角度增加成线性增长；屈曲刚度随压力载荷的增加而增加，但是随着屈曲程度的增加而减少；因其投入使用研究较短，目前仍缺乏临床研究进行评估[32]。

2. Freedom 人工腰椎间盘：Freedom 主要由黏弹性有机硅聚碳酸酯聚氨酯核心以及附有连接端盖的钛合金固定板组成，为整体型设计；使用 Freedom 术后背部和腿部疼痛的缓解情况明显优于经前路腰椎融合术[21]。应用于Freedom 等第二代人工腰椎间盘的新型低刚性材料能够使人工椎间盘置换术更广泛地应用于退变性腰椎间盘疾病的患者；但是需要进一步长期随访的对照研究对这些种类人工椎间盘的疗效进行更加细致的对比[32]。

3. Physio-L 人工腰椎间盘：Physio-L 使用了顺式聚碳酸酯聚氨酯，通过多孔板多聚物注射成型的方法将其紧密连接到 2 个钛质终板上；这产生了单纯的机械连接，不需要使用黏合剂。这种设计能够使手术节段维持像正常椎间盘一样的运动范围和功能；穹窿形终板由医用级钛合金制成，并在表面添加由微小钛珠组成的多孔图层，从而有利于骨组织长入，维持人工椎间盘－骨组织接触面的稳定[71]。Physio-L 十分安全有效，研究显示其能够促进疼痛缓解和功能恢复，不会出现内固定失败，明显的内固定相关并发症，以及不良事件。相同的随访时间内，VAS 评分和 ODI 评分等临床指标优于 Charité 和 ProDisc-L 等其它人工椎间盘[21]。

4. LP-ESP 人工腰椎间盘：黏弹性人工腰椎间盘－脊柱弹性垫片 ( viscoelastic lumbar disk prosthesis-elastic spine pad，LP-ESP) 是一种创新性整体式可紧密贴合可变型的椎体垫片能够提供 3 个活动轴的 6 个自由度的活动，并且能够吸收振动；第一代 LP-ESP 人工椎间盘在 2004年首先应用于人体，均采用了无前凸的终板；第二代LP-ESP 即 LP-ESP1，终板采用了前凸设计，在 2005 年投入使用；最后一项改进是在 2006 年对 PCU 环进行了改造，它的外周成型工序采用的不再是垂直式设计而是嵌入式设计[72]。这种改变没有对 LP-ESP2 的缓冲垫进行调整，但是能够使其在受压时的刚度下降 30%，而并不改变其屈曲伸展、侧曲、旋转时的特征；这种 ESP 人工椎间盘在 2005 年获得了欧洲合格认证，从而使其成为最早被认证及授权销售的黏弹性人工椎间盘[9]。

LP-ESP 的设计基于布什减震器的原理，避免了旋转中心受人工椎间盘设计限制的缺点；在每一个方向上，LP-ESP 产生的阻力随着活动幅度的增加而增加技术的进步使其能够解决如何将弹性元件与钛质终板结合在一起的问题[72]。这种设计与黏附成形技术使 LP-ESP 人工椎间盘与其它单弹性体设计的人工椎间盘有所不同，此种设计可以在终板层面吸收旋转以及运动时产生的剪切力，提供了非常接近正常椎间盘的机械性能；在这层意义上，不能将第一代人工腰椎间盘与之相提并论。压力－剪切力测试表明 LP-ESP 对压力－剪切力有良好的耐受[9]。

Wong 等[73]对 LP-ESP、上位临近节段、L1～S1节段的活动度通过过屈过伸位平片进行测量，发现 LP-ESP 植入节段的活动度主要与年龄以及 L1～S1的整体活动度有关，没有发现材料相关的并发症。LP-ESP 人工椎间盘能提供与 ProDisc 相似的活动度，其变化范围为 3.8°～13.2°；持续 7 年的临床试验表明术后疼痛、功能、动力学特点以及影像学矢状面平衡指标较好[9]。

5. M6-L 人工腰椎间盘：M6-L 在 2009 年 2 月得到首次应用；其包括超高分子聚乙烯、聚碳酸酯聚氨酯聚合物( polycarbonate urethane polymer，PCU) 组成的核心以及钛合金终板组成，含有 6 个自由度的活动度[74]。尽管 M6-L被描述为能够模仿正常椎间盘的解剖、物理以及生物性能的新一代人工椎间盘，已报道的临床结果显示疗效与其它类型的人工椎间盘相似[75]。单节段及双节段 M6-L 置换术后 2 年随访情况表明，此两种手术是安全的[76]。有学者认为 M6-L 术后会比正常椎间盘明显僵硬，这可能会影响其预防邻近节段退变的作用[77]。因此 M6-L 的治疗效果仍需长期随访加以验证。

人工腰椎间盘能维持手术节段屈曲伸展等活动的范围，对于预防邻近节段退变有重要意义。目前人工腰椎间盘种类繁多，结构设计也更加复杂。非限制型人工腰椎间盘比半限制型活动度大，但是其支撑能力较差，增加关节突关节的负担，可能会加速关节突关节退变；由于承受支撑力度较大，半限制型出现的磨损较非限制型人工腰椎间盘严重。硬性接触型较金属聚乙烯型人工腰椎间盘耐磨性更强，而其对活动度的保护作用相对较差，轴向大多为绝对刚体，缓冲能力较差，因此长期随访结果并无明显优势。2 个节段或 3 个节段人工椎间盘置换术治疗退变性椎间盘疾病报道较少，随访时间相对较短，因此疗效仍不明确。材料磨损碎屑不容忽视，聚乙烯碎屑对周围组织的影响更大。材料性能的提升以及加工技术的进步使整体型设计人工腰椎间盘应用于临床；虽然其临床应用时间较短，但是也表现出了理想的治疗效果；此类设计使人工椎间盘具有与正常椎间盘相似的生物力学性能，并且对活动度的保护作用、结构强度、稳定性等方面均有大幅度的提升；目前来看，其综合性能明显优于前两种设计类型，具有巨大的临床应用潜力。三维纤维人工腰椎间盘和组织工程人工椎间盘为人工腰椎间盘的发展提供新的思路，但目前仍处于实验节段，与临床应用仍有较大距离。总而言之，科学技术的提升对人工腰椎间盘的不断改进，使这种医疗技术逐步发展，新型人工腰椎间盘的应用前景也会更加广阔。