椎间融合器（interbody fusion cages, IFCs）在脊柱融合术中不可或缺，主要功能为恢复椎间盘高度并维持脊柱稳定性。IFC的核心功能需求是：植入后需同时确保脊柱稳定性，并促进骨整合以实现长期生物固定。激光粉末床熔融技术(laser powder bed fusion, LPBF)可使用 Ti6Al4V 合金制备复杂晶格结构，与传统IFC相比，钛合金多孔椎间融合器具有以下优势：（1）具备充足承载能力，可有效防止融合器下沉；（2）弹性模量接近天然骨，能显著降低应力遮挡效应；（3）多孔结构可促进营养物质传递、组织血管化及骨组织长入。

近日，复旦大学未来信息创新学院上海超精密光学制造工程技术研究中心韩伟课题组提出一种增强钛合金多孔IFC植入后稳定性与骨整合能力的方法。该团队通过融合器CAD结构设计-力学仿真验证-LPBF制造-实验验证-生物力学验证一系列工作(图1)，构建融合器植入稳定性、促进骨整合能力的闭环验证手段，研究了钛合金多孔IFC承受脊柱复杂生理活动时内部晶格结构的应力水平，揭示IFC外部轮廓与内部晶格结构的应力承载竞争关系，并阐明设计中平衡IFC外部轮廓与内部晶格结构弹性模量的重要性。2025 年9月11日，相关研究成果以 “Design and biomechanical evaluation of laser powder bed fusion manufactured Ti6Al4V fusion cages with tunable lattice-induced stress distribution” 为题，发表于《Materials Today Communications》。该研究为优化钛合金多孔IFC植入体设计提供新思路。

图1. IFC设计-仿真验证-制造-测试-生物力学验证

本研究的核心目标之一是提高钛合金多孔椎间融合器结构内部的应力水平，因为机械刺激对骨力学生物学及细胞活动至关重要。新骨快速长入多孔晶格结构，可显著提升植入体的长期稳定性；同时，充足的应力还能促进术后更快恢复，降低二次手术风险。与传统IFC相比，本研究开发的经晶格优化的具备可调控的结构刚度，且能减轻应力屏蔽效应，从而有效提升骨相容性。该设计通过增强应力传递、抑制植入体周围骨吸收，有望保障植入体良好的长期使用性能，并实现更优的临床效果。

复旦大学未来信息创新学院上海超精密光学制造工程技术研究中心硕士朱瀚堃为本文第一作者，复旦大学上海超精密光学制造工程技术研究中心的韩伟青年研究员为论文的通讯作者。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2025.113789