Preview

Хирургия позвоночника

Расширенный поиск

Индивидуальные имплантаты в хирургии позвоночника: систематический обзор литературы

https://doi.org/10.14531/ss2026.1.82-91

Аннотация

Цель исследования. Обобщение отраженного в литературе опыта применения индивидуальных имплантатов в хирургии позвоночника с анализом поставленных перед оперативным вмешательством задач и вариантов технического решения, а также нозологии, возраста пациентов, распределения случаев и публикаций по странам.

Материал и методы. Выполнен систематический поиск публикаций в электронных базах данных PubMed/Medline, GoogleScholar, eLibrary, а также в библиографических списках отобранных для анализа статей. В обзор включены публикации на английском и русском языках, описывающие клиническое применение индивидуальных имплантатов при хирургическом лечении заболеваний позвоночника.

Результаты. В итоговый анализ включили 41 источник, обработали данные о 340 случаях. В публикациях предложены технические решения для выполнения реконструкции С1–С2, стабилизации С1–С2, дистракции на вогнутой стороне деформации в субаксиальном шейном отделе, передней реконструкции позвонков субаксиального шейного, грудного и поясничного отделов, коррекции сагиттального либо фронтального баланса, достижения «нулевого» профиля имплантата, передней и задней стабилизации в неблагоприятных анатомических условиях. Использовались имплантаты следующих типов: передние верхнешейные с посадочными площадками для С0 или С1, имплантаты-шаблоны для трансартикулярного артродеза С1–С2, односторонние дистракционные спейсеры, конгруэнтные межтеловые имплантаты, конгруэнтные телозамещающие имплантаты, индивидуальные передние пластины, мостовидные передние имплантаты, «монолитные» имплантаты, воспроизводящие элементы стандартных изделий без соединительных узлов.

Заключение. Индивидуальные имплантаты использовались при несоответствии имеющихся серийных изделий поставленным задачам либо анатомическим особенностям пациента. Нозология в большинстве случаев представлена дегенеративными и онкологическими заболеваниями у лиц старшей возрастной группы.

Об авторах

А. В. Косулин
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Артем Владимирович Косулин, канд. мед. наук; Россия, 194100, Санкт-Петербург, ул. Литовская, 2



Д. В. Елякин
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Дмитрий Викторович Елякин



В. Г. Мироненко
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Валерия Геннадьевна Мироненко



А. В. Подрезова
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Александра Викторовна Подрезова



А. Я. Слободина
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Анастасия Яковлевна Слободина



У. И. Губина
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Ульяна Ивановна Губина



К. О. Борисова
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Ксения Олеговна Борисова



М. В. Зырянова
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Мария Вадимовна Зырянова



А. М. Шорохов
Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, Санкт-Петербург, Россия
Россия

Артем Михайлович Шорохов



Список литературы

1. Kabra DA, Garg DB. Current applications of 3-dimensional printing in spine surgery. J Orthop. 2023;41:28–32. DOI: 10.1016/j.jor.2023.05.009

2. Katiyar P, Boddapati V, Coury J, Roye B, Vitale M, Lenke L. Three-dimensional printing applications in pediatric spinal surgery: a systematic review. Global Spine J. 2024;14:718–730. DOI: 10.1177/21925682231182341

3. Liang W, Han B, Hai JJ, Hai Y, Chen L, Kang N, Yin P. 3D-printed drill guide template, a promising tool to improve pedicle screw placement accuracy in spinal deformity surgery: A systematic review and meta-analysis. Eur Spine J. 2021;30:1173–1183. DOI: 10.1007/s00586-021-06739-x

4. Yu C, Ou Y, Xie C, Zhang Y, Wei J, Mu X. Pedicle screw placement in spinal neurosurgery using a 3D-printed drill guide template: a systematic review and meta-analysis. J Orthop Surg Res. 2020;15:1. DOI: 10.1186/s13018-019-1510-5

5. Косулин А.В., Елякин Д.В., Лебедева К.Д., Сухомлинова А.Е., Козлова Е.А., Орехова А.Е. Применение навигационного шаблона для прохождения ножки позвонка при транспедикулярной фиксации. Педиатр. 2019;10(3):45–50. [Kosulin AV, Elyakin DV, Lebedeva KD, Sukhomlinova AE, Kozlova EA, Orekhova AE. Navigation template for vertebral pedicle passage in transpedicular screw fixation. Pediatrician (St. Petersburg). 2019;10(3):45–50]. DOI: 10.17816/PED10345-50 EDN: YIQQNJ

6. Amelot A, Colman M, Loret JE. Vertebral body replacement using patient-specific three-dimensional-printed polymer implants in cervical spondylotic myelopathy: an encouraging preliminary report. Spine J. 2018;18:892–899. DOI: 10.1016/j.spinee.2018.01.019

7. Chung KS, Shin DA, Kim KN, Ha Y, Yoon DH, Yi S. Vertebral reconstruction with customized 3-dimensional-printed spine implant replacing large vertebral defect with 3-year follow-up. World Neurosurg. 2019;126:90–95. DOI: 10.1016/j.wneu.2019.02.020

8. Li Y, Zheng G, Liu T, Liang Y, Huang J, Liu X, Huang J, Cheng Z, Lu S, Huang L. Surgical resection of solitary bone plasmacytoma of atlas and reconstruction with 3-dimensional-printed titanium patient-specific implant. World Neurosurg. 2020;139:322–329. DOI: 10.1016/j.wneu.2020.04.041

9. Willemsen K, Nizak R, Noordmans HJ, Castelein RM, Weinans H, Kruyt MC. Challenges in the design and regulatory approval of 3D-printed surgical implants: a two-case series. Lancet Digit Health. 2019;1:e163–e171. DOI: 10.1016/S2589-7500(19)30067-6

10. Hu P, Du S, Wei F, Zhai S, Zhou H, Liu X, Liu Z. Reconstruction after resection of C2 vertebral tumors: A comparative study of 3D-printed vertebral body versus titanium mesh. Front Oncol. 2022;12:1065303. DOI: 10.3389/fonc.2022.1065303

11. Asghar J, Patel AI, Osorio JA, Smith JS, Small J, Mullin JP, Desai A, Temple-Wong M, Nicolau RJ. Mismatch between pelvic incidence and lumbar lordosis after personalized interbody fusion: the importance of preoperative planning and alignment in degenerative spine diseases. Int J Spine Surg. 2024;18(S1):S24–S31. DOI: 10.14444/8638

12. Smith JS, Mundis GM, Osorio JA, Nicolau RJ, Temple-Wong M, Lafage R, Bess S, Ames CP. Analysis of personalized interbody implants in the surgical treatment of adult spinal deformity. Global Spine J. 2025;15:930–939. DOI: 10.1177/21925682231216926

13. Mobbs RJ, Parr WCH, Choy WJ, McEvoy A, Walsh WR, Phan K. Anterior lumbar interbody fusion using a personalized approach: Is custom the future of implants for anterior lumbar interbody fusion surgery? World Neurosurg. 2019;124:452–458.e1. DOI: 10.1016/j.wneu.2018.12.144

14. Phan K, Sgro A, Maharaj MM, D’Urso P, Mobbs RJ. Application of a 3D custom printed patient specific spinal implant for C1/2 arthrodesis. J Spine Surg. 2016;2:314–318. DOI: 10.21037/jss.2016.12.06

15. Siu TL, Rogers JM, Lin K, Thompson R, Owbridge M. Custom-made titanium 3-dimensional printed interbody cages for treatment of osteoporotic fracture-related spinal deformity. World Neurosurg. 2018;111:1–5. DOI: 10.1016/j.wneu.2017.11.160

16. Spetzger U, Frasca M, Konig SA. Surgical planning, manufacturing and implantation of an individualized cervical fusion titanium cage using patient-specific data. Eur Spine J. 2016;25:2239–2246. DOI: 10.1007/s00586-016-4473-9

17. Thayaparan GK, Owbridge MG, Thompson RG, D’Urso PS. Designing patient-specific 3D printed devices for posterior atlantoaxial transarticular fixation surgery. J Clin Neurosci. 2018;56:192–198. DOI: 10.1016/j.jocn.2018.06.038

18. Baldassarre BM, Di Perna G, Portonero I, Penner F, Cofano F, Marco R, Marengo N, Garbossa D, Pecorari G, Zenga F. Craniovertebral junction chordomas: Case series and strategies to overcome the surgical challenge. J Craniovertebr Junction Spine. 2021;12:420–431. DOI: 10.4103/jcvjs.jcvjs_87_21

19. Choy WJ, Mobbs RJ, Wilcox B, Phan S, Phan K, Sutterlin CE 3rd. Reconstruction of thoracic spine using a personalized 3D-printed vertebral body in adolescent with T9 primary bone tumor. World Neurosurg. 2017;105:1032 e13–1032.e17. DOI: 10.1016/j.wneu.2017.05.133

20. Girolami M, Boriani S, Bandiera S, Barbanti-Brodano G, Ghermandi R, Terzi S, Tedesco G, Evangelisti G, Pipola V, Gasbarrini A. Biomimetic 3D-printed custom-made prosthesis for anterior column reconstruction in the thoracolumbar spine: a tailored option following en bloc resection for spinal tumors: Preliminary results on a case-series of 13 patients. Eur Spine J. 2018;27:3073–3083. DOI: 10.1007/s00586-018-5708-8

21. Girolami M, Griffoni C, Asunis E, Falzetti L, Bandiera S, Barbanti Brodano G, Ghermandi R, Pipola V, Terzi S, Pesce E, Monopoli Forleo D, Cianchetti M, Fiore MR, Presutti L, Fini M, Gasbarrini A. Custom-made 3D-printed implants for anterior column reconstruction in the upper cervical spine after intralesional extracapsular excision-report of 2 cases and literature review. J Clin Med. 2022;11:6058. DOI: 10.3390/jcm11206058

22. He S, Yang X, Yang J, Ye C, Liu W, Wei H, Xiao J. Customized “Whole-cervical-vertebral-body” reconstruction after modified subtotal spondylectomy of C2-C7 spinal tumor via piezoelectric surgery. Oper Neurosurg. 2019;17:580–587. DOI: 10.1093/ons/opz077

23. He S, Ye C, Zhong N, Yang M, Yang X, Xiao J. Customized anterior craniocervical reconstruction via a modified high-cervical retropharyngeal approach following resection of a spinal tumor involving C1-2/C1-3. J Neurosurg Spine. 2019;32:432–440. DOI: 10.3171/2019.8.SPINE19874

24. Hu X, Kenan S, Cheng M, Cai W, Huang W, Yan W. 3D-printed patient-customized artificial vertebral body for spinal reconstruction after total en bloc spondylectomy of complex multi-level spinal tumors. Int J Bioprint. 2022;8:576. DOI: 10.18063/ijb.v8i3.576

25. Hunn SAM, Koefman AJ, Hunn AWM. 3D-printed titanium prosthetic reconstruction of the C2 vertebra: techniques and outcomes of three consecutive cases. Spine (Phila Pa 1976). 2020;45:667–672. DOI: 10.1097/BRS.0000000000003360

26. Lador R, Regev G, Salame K, Khashan M, Lidar Z. Use of 3-dimensional printing technology in complex spine surgeries. World Neurosurg. 2020;133:e327–e341.DOI: 10.1016/j.wneu.2019.09.002

27. Li X, Wang Y, Zhao Y, Liu J, Xiao S, Mao K. Multilevel 3D printing implant for reconstructing cervical spine with metastatic papillary thyroid carcinoma. Spine (Phila Pa 1976). 2017;42:E1326–E1330. DOI: 10.1097/BRS.0000000000002229

28. Mobbs RJ, Coughlan M, Thompson R, Sutterlin CE, Phan K. The utility of 3D printing for surgical planning and patient-specific implant design for complex spinal pathologies: case report. J Neurosurg Spine. 2017;26:513–518. DOI: 10.3171/2016.9.SPINE16371

29. Parr WCH, Burnard JL, Singh T, McEvoy A, Walsh WR, Mobbs RJ. C3-C5 chordoma resection and reconstruction with a three-dimensional printed titanium patient-specific implant. World Neurosurg. 2020;136:226–233. DOI: 10.1016/j.wneu.2019.11.167

30. Shkarubo AN, Kuleshov AA, Chernov IV, Vetrile MS, Lisyansky IN, Makarov SN, Ponomareno GP, Spyrou M. Transoral decompression and stabilization of the upper cervical segments of the spine using custom-made implants in various pathologic conditions of the craniovertebral junction. World Neurosurg. 2018;109:e155–e163. DOI: 10.1016/j.wneu.2017.09.124

31. Sun Z, Yin M, Sun Y, Cheng M, Fang M, Huang W, Ma J, Yan W. Customized multilevel 3D printing implant for reconstructing spine tumor: a retrospective case series study in a single center. Orthop Surg. 2022;14:2016–2022. DOI: 10.1111/os.13357

32. Wei F, Li Z, Liu Z, Liu X, Jiang L, Yu M, Xu N, Wu F, Dang L, Zhou H, Li Z, Cai H. Upper cervical spine reconstruction using customized 3D-printed vertebral body in 9 patients with primary tumors involving C2. Ann Transl Med. 2020;8:332. DOI: 10.21037/atm.2020.03.32

33. Xu N, Wei F, Liu X, Jiang L, Cai H, Li Z, Yu M, Wu F, Liu Z. Reconstruction of the upper cervical spine using a personalized 3D-printed vertebral body in an adolescent with Ewing sarcoma. Spine (Phila Pa 1976). 2016;41:E50–E54. DOI: 10.1097/BRS.0000000000001179

34. Yang X, Wan W, Gong H, Xiao J. Application of individualized 3D-printed artificial vertebral body for cervicothoracic reconstruction in a six-level recurrent chordoma. Turk Neurosurg. 2020;30:149–155. DOI: 10.5137/1019-5149.JTN.25296-18.2

35. Zaborovskii N, Masevnin S, Smekalenkov O, Murakhovsky V, Ptash-nikov D. Patient-specific 3D-Printed PEEK implants for spinal tumor surgery. J Orthop. 2024;62:99–105. DOI: 10.1016/j.jor.2024.10.024

36. Керимбаев Т.Т., Алейников В.Г., Урунбаев Е.А., Туйгынов Ж.М., Кенжегулов Е.Н., Абишев Н.Б., Ошаев М.С. Опыт применения 3D импланта при патологии позвоночника. Нейрохирургия и неврология Казахстана. 2023;(3):15–23. [Kerimbayev TT, Aleinikov VG, Urunbayev EA, Tuigynov ZhM, Kenzhegulov EN, Abishev NB, Oshaev MS. Experience of 3d implant application in spinal pathology. Neurosurgery and Neurology of Kazakhstan. 2023;(3):15–23]. DOI: 10.53498/24094498_2023_3_15 EDN: QTSNFC

37. Amin T, Parr WCH, Natarajan P, Lennox A, Mobbs L, Mobbs RJ. Anterior lumbar interbody fusion (ALIF) for lumbar hemivertebra in an adult using three-dimensional-printed patient-specific implants and virtual surgery planning: a technical report. Surg Tech Dev. 2023;12:199–210. DOI: 10.3390/std12040019

38. Jackson TJ, Freedman BA, Morris JM, Currier BL, Nassr A. Cervical myelopathy in a patient with Klippel-Feil syndrome treated with a patient-specific custom cervical spine locking plate. Spinal Cord Ser Cases. 2022;8:6. DOI: 10.1038/s41394-022-00478-x

39. Li Z, Zhou F, Zhai S, Xia T, Pan S, Zhang F, Zhang L, Chen J, Sun Y. Congenital cervical scoliosis treated with concave side distraction with three-dimensional printed titanium cage. Orthop Surg. 2023;15:2709–2715. DOI: 10.1111/os.13843

40. Pesante BD, Wellington IJ, Eastlack RK, Singh H. Multilevel customized 3D-printed titanium alloy interbody cages used to treat congenital scoliosis: a case report. J Orthop Case Rep. 2023;13:58–64. DOI: 10.13107/jocr.2023.v13.i10.3936

41. Amin T, Lin H, Parr WCH, Lim P, Mobbs RJ. Revision of a failed C5-7 corpectomy complicated by esophageal fistula using a 3-dimensional-printed zero-profile patient-specific implant: a technical case report. World Neurosurg. 2021;151:29–38. DOI: 10.1016/j.wneu.2021.04.013

42. Li M, Alhani B, Newton-Ede M, Marks D, Jones M. Patient-specific 3D printing to replace components of a rib-to pelvis “Eiffel Tower” vertebral expanding prosthetic titanium rib system in an infant: a case report. Eur Spine J. 2023;32:2607–2614. DOI: 10.1007/s00586-022-07460-z

43. Thayaparan GK, Owbridge MG, Thompson RG, D’Urso PS. Designing patient-specific solutions using biomodelling and 3D-printing for revision lumbar spine surgery. Eur Spine J. 2019;28(Suppl 2):18–24. DOI: 10.1007/s00586-018-5684-z

44. Tredan DAM, Mobbs RJ, Maharaj M, Parr WCH. Combining virtual surgical planning and patient-specific 3D-printing as a solution to complex spinal revision surgery. J Pers Med. 2022;13:19. DOI: 10.3390/jpm13010019

45. Mobbs RJ, Parr WCH, Huang C, Amin T. Rapid personalised virtual planning and on-demand surgery for acute spinal trauma using 3D-printing, biomodelling and patient-specific implant manufacture. J Pers Med. 2022;12:997. DOI: 10.3390/jpm12060997

46. Willemsen K, Magre J, Mol J, Noordmans HJ, Weinans H, Hekman EEG, Kruyt MC. Vital role of in-house 3D lab to create unprecedented solutions for challenges in spinal surgery, practical guidelines and clinical case series. J Pers Med. 2022;12:395. DOI: 10.3390/jpm12030395

47. Dykhouse GL, Bratescu RA, Kashlan ON, McGrath L Jr, Hartl R, Elsayed GA. Trends in spinal implant utilization and pricing. J Craniovertebr Junction Spine. 2025;15:404–410. DOI: 10.4103/jcvjs.jcvjs_115_24


Рецензия

Для цитирования:


Косулин А.В., Елякин Д.В., Мироненко В.Г., Подрезова А.В., Слободина А.Я., Губина У.И., Борисова К.О., Зырянова М.В., Шорохов А.М. Индивидуальные имплантаты в хирургии позвоночника: систематический обзор литературы. Хирургия позвоночника. 2026;23(1):82–91. https://doi.org/10.14531/ss2026.1.82-91

For citation:


Kosulin A.V., Elyakin D.V., Mironenko V.G., Podrezova A.V., Slobodina A.Ya., Gubina U.I., Borisova K.O., Zyryanova M.V., Shorokhov A.M. Patient-specific implants in spine surgery: systematic review. Russian Journal of Spine Surgery (Khirurgiya Pozvonochnika). 2026;23(1):82–91. https://doi.org/10.14531/ss2026.1.82-91



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1810-8997 (Print)
ISSN 2313-1497 (Online)