Sự tiến hóa của vật liệu thiết bị hợp nhất đốt sống: So sánh hiệu quả lâm sàng giữa PEEK và hợp kim titan

Sự tiến bộ trong phẫu thuật cột sống đã chịu ảnh hưởng đáng kể từ việc phát triển các công nghệ thiết bị hợp nhất đốt sống tiên tiến. Các bác sĩ phẫu thuật cột sống hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào những thiết bị này để đạt được kết quả hợp nhất thành công, đồng thời giảm thiểu biến chứng cho bệnh nhân. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp để chế tạo thiết bị hợp nhất đốt sống đã trở thành một yếu tố then chốt quyết định tỷ lệ thành công của ca phẫu thuật cũng như mức độ hài lòng của bệnh nhân trong dài hạn. Hai vật liệu đã nổi lên như những ứng cử viên hàng đầu trong lĩnh vực này là polyetheretherketone (PEEK) và hợp kim titan, mỗi loại đều mang lại những ưu điểm riêng biệt cũng như các ứng dụng lâm sàng đặc thù.

Lịch sử phát triển vật liệu hợp nhất đốt sống

Các ứng dụng vật liệu ban đầu trong phẫu thuật cột sống

Sự tiến hóa của vật liệu thiết bị hợp nhất đốt sống bắt đầu với các cấy ghép kim loại cơ bản vào giữa thế kỷ XX. Ban đầu, các bác sĩ phẫu thuật sử dụng các bộ phận làm bằng thép không gỉ, vốn cung cấp độ bền cơ học đầy đủ nhưng thường gây ra hiện tượng che chắn ứng suất. Việc giới thiệu hợp kim titan đánh dấu một bước đột phá quan trọng trong công nghệ cấy ghép cột sống, nhờ khả năng tương thích sinh học vượt trội và mô-đun đàn hồi thấp hơn so với các vật liệu trước đó. Những phát triển ban đầu này đã đặt nền móng cho các nguyên tắc thiết kế thiết bị hợp nhất đốt sống hiện đại, tiếp tục ảnh hưởng đến các thực hành phẫu thuật đương đại.

Trong suốt những năm 1980 và 1990, các nhà nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa các đặc tính cơ học của các vật liệu cấy ghép kim loại. Các hợp kim titan ngày càng trở nên phổ biến nhờ khả năng chống ăn mòn xuất sắc và khả năng tích hợp với xương tự nhiên (osseointegration). Tuy nhiên, sự chênh lệch độ cứng vốn có giữa titan và mô xương tự nhiên đã gây ra những thách thức trong việc đạt được sự truyền tải lực tối ưu. Hạn chế này đã thúc đẩy nghiên cứu sâu rộng về các vật liệu thay thế có khả năng mô phỏng tốt hơn các đặc tính sinh cơ học của đốt sống người.

Giới thiệu các giải pháp dựa trên polymer

Việc phát triển PEEK làm vật liệu cho thiết bị hợp nhất đốt sống đã đánh dấu một bước chuyển đổi mang tính cách mạng trong công nghệ cấy ghép cột sống. Các polymer PEEK mang lại những ưu điểm nổi bật, bao gồm tính trong suốt với tia X nhằm cải thiện khả năng đánh giá hình ảnh và mô-đun đàn hồi gần với mô xương vỏ hơn. Đột phá về vật liệu này đã khắc phục nhiều hạn chế liên quan đến các thiết bị cấy ghép kim loại truyền thống, đồng thời vẫn đảm bảo độ bền cấu trúc cần thiết cho các thủ thuật hợp nhất thành công. Việc giới thiệu PEEK gia cố bằng sợi carbon còn làm tăng cường thêm các đặc tính cơ học của những thiết bị này.

Việc áp dụng lâm sàng các thiết bị hợp nhất đốt sống dựa trên PEEK bắt đầu tăng tốc vào đầu những năm 2000 khi các bác sĩ phẫu thuật nhận ra những lợi ích tiềm năng của chúng. Khả năng quan sát tiến trình hợp nhất qua hình ảnh chụp X-quang mà không bị nhiễu do artefact kim loại trở thành một ưu thế đáng kể trong việc theo dõi sau phẫu thuật. Ngoài ra, các hiệu ứng che chắn căng thẳng giảm đi liên quan đến vật liệu PEEK góp phần cải thiện quá trình tái tạo xương xung quanh vị trí cấy ghép, từ đó có thể nâng cao tỷ lệ thành công của quá trình hợp nhất về lâu dài.

Tính chất vật liệu và đặc tính sinh cơ học

Các thông số hiệu suất của hợp kim titan

Các thiết bị hợp nhất đốt sống bằng hợp kim titan thể hiện độ bền cơ học và độ bền vượt trội trong các điều kiện tải sinh lý. Mô-đun đàn hồi của hợp kim titan thường dao động trong khoảng 110–120 GPa, cung cấp khả năng nâng đỡ cấu trúc đáng kể trong quá trình hợp nhất. Độ cứng cao này góp phần tạo ổn định ngay sau phẫu thuật, nhưng có thể dẫn đến hiện tượng che chắn ứng suất, từ đó làm chậm quá trình tái tạo xương tự nhiên. Tính tương thích sinh học của hợp kim titan vẫn ở mức xuất sắc, với phản ứng viêm tối thiểu được quan sát trong các ứng dụng lâm sàng.

Tính chất tích hợp xương của các hợp kim titan tạo điều kiện cho tiếp xúc trực tiếp giữa xương và implant, từ đó thúc đẩy sự cố định ổn định theo thời gian. Các phương pháp xử lý bề mặt — bao gồm phun plasma và ăn mòn axit — có thể nâng cao tiềm năng tích hợp xương của các thiết bị hợp nhất đốt sống dựa trên titan. Tuy nhiên, tính cản quang của vật liệu titan có thể gây khó khăn trong việc đánh giá hình ảnh sau phẫu thuật, làm cho việc xác định tiến triển hợp nhất trở nên kém chính xác. Hạn chế này đã dẫn đến việc nhiều bác sĩ phẫu thuật ưu tiên sử dụng các vật liệu thay thế trong một số tình huống lâm sàng nhất định.

Ưu điểm và hạn chế của vật liệu PEEK

Các thiết bị hợp nhất đốt sống dựa trên PEEK có mô-đun đàn hồi khoảng 3–4 GPa, giá trị này gần giống hơn với mô-đun đàn hồi của xương vỏ so với các hợp kim titan. Sự tương thích sinh cơ học này làm giảm hiệu ứng che chắn cơ học và thúc đẩy việc phân bố tải một cách tự nhiên hơn qua các mặt cuối đốt sống. Tính chất trong suốt với tia X của vật liệu PEEK cho phép quan sát tiến trình hợp nhất một cách vượt trội thông qua các kỹ thuật chụp X-quang tiêu chuẩn. Ngoài ra, PEEK thể hiện độ ổn định hóa học xuất sắc và khả năng kháng suy giảm cao trong môi trường sinh lý.

Mặc dù có những ưu điểm nêu trên, vật liệu PEEK vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định cần được xem xét trong thiết bị Hợp nhất Đốt sống việc lựa chọn. Bề mặt tương đối trơ của PEEK có thể không thúc đẩy quá trình gắn kết xương – implant hiệu quả bằng các hợp kim titan, do đó có thể yêu cầu các sửa đổi bề mặt hoặc lớp phủ để cải thiện tương tác giữa xương và implant. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng đặc tính bề mặt nhẵn của PEEK có thể dẫn đến hiện tượng bao bọc xơ thay vì tiếp xúc trực tiếp với xương trong một số tình huống lâm sàng nhất định.

Kết quả lâm sàng và các nghiên cứu đánh giá hiệu lực

Tỷ lệ hợp nhất xương và các chỉ số đánh giá thành công

Các nghiên cứu lâm sàng so sánh đánh giá thiết bị hợp nhất đốt sống bằng PEEK và hợp kim titan đã tiết lộ những thông tin quan trọng về đặc tính hiệu suất tương ứng của chúng. Tỷ lệ hợp nhất đối với các thiết bị dựa trên PEEK thường dao động từ 85–95% trong các ứng dụng vùng thắt lưng, với tỷ lệ thành công thay đổi tùy theo kỹ thuật phẫu thuật và các yếu tố liên quan đến bệnh nhân. Các thiết bị làm từ hợp kim titan cho thấy tỷ lệ hợp nhất tương tự, thường đạt mức thành công từ 90–98% ở các nhóm bệnh nhân tương đương. Việc đánh giá thành công của quá trình hợp nhất đòi hỏi phải xem xét cẩn thận bằng chứng hình ảnh học, triệu chứng lâm sàng và kết quả chức năng.

Các nghiên cứu theo dõi dài hạn cho thấy cả hai loại vật liệu đều có thể đạt được kết quả lâm sàng khả quan khi được lựa chọn và cấy ghép đúng cách. Tuy nhiên, thời gian để đạt được sự liền xương vững chắc có thể khác nhau giữa các thiết bị làm từ PEEK và hợp kim titan. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng hợp kim titan có thể thúc đẩy quá trình gắn xương ban đầu nhanh hơn nhờ khả năng dẫn xương vượt trội của chúng, trong khi các thiết bị làm từ PEEK có thể cần khoảng thời gian dài hơn để đạt được mức độ tích hợp xương–cấy ghép tương đương. Những khác biệt về mặt thời gian trong tiến trình liền xương này có thể ảnh hưởng đến việc lập kế hoạch phẫu thuật cũng như các quy trình quản lý sau mổ.

Hồ sơ biến chứng và đánh giá rủi ro

Các hồ sơ biến chứng liên quan đến các vật liệu khác nhau dùng cho thiết bị hợp nhất đốt sống có sự khác biệt đáng kể và cần được đánh giá cẩn thận trong giai đoạn lập kế hoạch trước phẫu thuật. Các thiết bị làm từ hợp kim titan có thể gây ra hiện tượng che chắn ứng suất, dẫn đến thoái hóa đoạn lân cận theo thời gian. Các đặc tính cơ học cứng nhắc của titan có thể làm thay đổi sinh lý học bình thường của cột sống, từ đó tiềm ẩn nguy cơ làm tăng tốc độ thoái hóa tại các mức đốt sống liền kề. Ngoài ra, khả năng xảy ra ăn mòn kim loại và giải phóng ion—mặc dù hiếm—vẫn là một yếu tố cần cân nhắc trong trường hợp cấy ghép dài hạn.

Các thiết bị hợp nhất đốt sống dựa trên PEEK mang lại một hồ sơ rủi ro khác biệt, với những lo ngại chủ yếu tập trung vào khả năng xảy ra giả khớp hoặc liền xương chậm. Tính chất bề mặt tương đối trơ của PEEK có thể góp phần hình thành mô sợi thay vì tiếp xúc trực tiếp với xương trong một số trường hợp. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong các kỹ thuật cải tiến bề mặt, bao gồm phủ titan và ứng dụng hydroxyapatite, đã cho thấy triển vọng trong việc khắc phục những hạn chế này. Việc giảm thiểu các nhiễu ảnh chụp cộng hưởng từ (MRI) liên quan đến vật liệu PEEK giúp theo dõi hiệu quả hơn các biến chứng tiềm ẩn trong quá trình chăm sóc theo dõi.

Các Công nghệ Cải tiến Bề mặt và Các Nâng cấp Liên quan

Ứng dụng Phủ Titan cho Các Thiết bị PEEK

Những đổi mới gần đây trong công nghệ thiết bị hợp nhất đốt sống tập trung vào việc kết hợp những ưu điểm của cả hai vật liệu PEEK và titan thông qua các kỹ thuật biến đổi bề mặt tiên tiến. Việc phủ titan lên nền PEEK là một phương pháp đầy hứa hẹn nhằm nâng cao khả năng gắn kết xương trong khi vẫn duy trì được các đặc tính cơ học có lợi của vật liệu polymer. Các thiết bị lai này nhằm mục đích cung cấp khả năng xuyên quang và độ cứng phù hợp của PEEK cùng với khả năng dẫn xương vượt trội của bề mặt titan.

Nhiều phương pháp phủ titan khác nhau đã được phát triển, bao gồm phun plasma, lắng đọng hơi vật lý và lắng đọng hơi hóa học. Mỗi phương pháp tạo ra các dạng bề mặt và đặc tính lớp phủ khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến phản ứng sinh học. Các nghiên cứu lâm sàng đánh giá thiết bị hợp nhất đốt sống bằng PEEK có phủ titan cho thấy kết quả đầy hứa hẹn, với tỷ lệ gắn xương cải thiện so với các cấy ghép PEEK không phủ. Độ bền của các lớp phủ này trong điều kiện tải sinh lý vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển đang được quan tâm.

Các Phương Pháp Xử Lý Bề Mặt Có Tính Sinh Học

Ngoài lớp phủ titan, các nhà nghiên cứu đã khám phá nhiều phương pháp xử lý bề mặt sinh học nhằm nâng cao hiệu suất sinh học của các thiết bị hợp nhất đốt sống. Các lớp phủ hydroxyapatite, việc tích hợp yếu tố tăng trưởng và các kỹ thuật tạo cấu trúc nano trên bề mặt là những phương pháp mới nổi nhằm cải thiện sự tích hợp giữa xương và vật liệu cấy ghép. Những biến đổi bề mặt này nhằm tạo ra môi trường thuận lợi hơn cho sự bám dính và tăng sinh của tế bào tạo xương, đồng thời vẫn duy trì độ bền cấu trúc của vật liệu nền làm thiết bị.

Việc phát triển các bề mặt có hoạt tính sinh học cho các thiết bị hợp nhất đốt sống đòi hỏi sự cân bằng cẩn trọng giữa việc tăng cường đặc tính sinh học và hiệu năng cơ học. Các điều chỉnh độ nhám bề mặt có thể cải thiện khả năng bám dính ban đầu của tế bào, nhưng đồng thời cũng có thể tạo ra các điểm tập trung ứng suất, từ đó làm giảm độ bền lâu dài của thiết bị. Những tiến bộ gần đây trong các hệ thống giải phóng thuốc có kiểm soát được tích hợp vào bề mặt thiết bị mở ra tiềm năng cung cấp tại chỗ các protein hình thành xương (BMP) và các yếu tố tạo xương khác nhằm nâng cao kết quả hợp nhất.

Quyết định Lâm sàng và Lựa chọn Vật liệu

Các Yếu tố Cá thể Hóa theo Bệnh nhân

Việc lựa chọn vật liệu thích hợp cho thiết bị hợp nhất đốt sống đòi hỏi đánh giá toàn diện các yếu tố đặc thù của từng bệnh nhân ảnh hưởng đến kết quả phẫu thuật. Độ tuổi, chất lượng xương, tình trạng hút thuốc và các bệnh lý đi kèm đều đóng vai trò quan trọng trong việc xác định vật liệu tối ưu cho từng bệnh nhân cụ thể. Những bệnh nhân trẻ tuổi có chất lượng xương tốt có thể được hưởng lợi từ khả năng gắn xương vượt trội của các thiết bị làm bằng hợp kim titan, trong khi những bệnh nhân lớn tuổi hoặc mắc loãng xương có thể đạt được kết quả tốt hơn nhờ hiệu ứng che chắn căng thẳng giảm thiểu của vật liệu PEEK.

Các yếu tố giải phẫu cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu cho các thiết bị hợp nhất đốt sống. Các thủ thuật ở vùng cột sống cổ có thể ưu tiên sử dụng vật liệu PEEK do tầm quan trọng của việc đánh giá hình ảnh sau mổ và yêu cầu cơ học thấp hơn so với các ứng dụng ở vùng thắt lưng. Các thủ thuật hợp nhất cột sống thắt lưng, đặc biệt là những ca thực hiện trên nhiều mức độ hoặc phẫu thuật tái can thiệp, có thể được hưởng lợi từ độ bền cơ học vượt trội của các thiết bị làm bằng hợp kim titan. Kỹ thuật hợp nhất cụ thể được áp dụng—dù là tiếp cận từ phía trước, phía sau hay phía bên—cũng có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu tối ưu.

Hệ quả đối với Kỹ thuật Phẫu thuật

Các vật liệu khác nhau dùng cho thiết bị hợp nhất đốt sống có thể yêu cầu điều chỉnh các kỹ thuật phẫu thuật tiêu chuẩn nhằm tối ưu hóa kết quả lâm sàng. Các thiết bị làm bằng PEEK thường đạt hiệu quả tốt hơn khi chuẩn bị bề mặt đĩa đệm (endplate) một cách mạnh mẽ hơn để cải thiện môi trường sinh học hỗ trợ quá trình hợp nhất, trong khi các implant hợp kim titan lại phụ thuộc nhiều hơn vào khả năng dẫn xương bẩm sinh của chúng. Kỹ thuật đưa thiết bị vào và các yêu cầu về dụng cụ phẫu thuật có thể khác nhau giữa các loại vật liệu, do đó đòi hỏi bác sĩ phẫu thuật phải làm quen với các quy trình cụ thể tương ứng với từng loại thiết bị.

Các chiến lược quản lý sau phẫu thuật cũng có thể khác nhau tùy thuộc vào vật liệu của thiết bị hợp nhất đốt sống được lựa chọn. Các thiết bị làm từ PEEK có thể yêu cầu thời gian bất động bên ngoài dài hơn để đảm bảo tiến trình hợp nhất đầy đủ, trong khi các implant hợp kim titan có thể cho phép bệnh nhân vận động sớm hơn nhờ độ ổn định cơ học ban đầu vượt trội. Thời điểm và tần suất thực hiện các xét nghiệm hình ảnh theo dõi cần được điều chỉnh dựa trên đặc tính vật liệu và thời gian dự kiến đạt được hợp nhất nhằm tối ưu hóa việc theo dõi và chăm sóc bệnh nhân.

Hướng phát triển trong tương lai và các công nghệ mới nổi

Advanced Composite Materials

Tương lai của việc phát triển thiết bị hợp nhất đốt sống nằm ở các vật liệu composite tiên tiến, kết hợp những đặc tính ưu việt nhất từ nhiều thành phần khác nhau. Các vật liệu composite dựa trên PEEK được gia cường bằng sợi carbon đại diện cho một hướng tiếp cận đầy hứa hẹn, mang lại độ bền cơ học cao hơn trong khi vẫn duy trì tính trong suốt với tia X (radiolucency) và các đặc tính độ cứng phù hợp. Những vật liệu này có thể được thiết kế với các hướng sắp xếp sợi và nồng độ sợi cụ thể nhằm tối ưu hóa các đặc tính cơ học cho từng ứng dụng cột sống và điều kiện tải khác nhau.

Các nhà nghiên cứu cũng đang khám phá các ma trận polymer mới ngoài các công thức PEEK truyền thống cho ứng dụng trong thiết bị hợp nhất đốt sống. Các hợp chất polyarylether và các loại polymer hiệu năng cao khác mang lại tiềm năng về độ linh hoạt trong gia công cũng như khả năng tùy chỉnh tính chất. Việc bổ sung các chất độn sinh học, chẳng hạn như hydroxyapatite hoặc phosphate canxi ba lần, vào ma trận polymer là một hướng tiếp cận khác nhằm nâng cao hiệu suất sinh học của những thiết bị này mà vẫn duy trì được các đặc tính cơ học ưu việt của chúng.

Ứng dụng Sản xuất Cộng gộp

Các công nghệ in ba chiều đang cách mạng hóa thiết kế và sản xuất các thiết bị hợp nhất đốt sống, cho phép tùy chỉnh theo từng bệnh nhân và tạo ra các cấu trúc nội bộ phức tạp. Sản xuất cộng thêm (additive manufacturing) cho phép tạo ra các cấu trúc xốp bên trong các thiết bị hợp kim titan nhằm thúc đẩy quá trình mọc xương vào trong thiết bị đồng thời giảm độ cứng tổng thể. Tương tự, các thiết bị làm từ vật liệu PEEK có thể được sản xuất với các kết cấu bề mặt tinh vi và các hình học nội bộ tối ưu hóa cả hiệu suất cơ học lẫn sinh học.

Việc tích hợp nhiều loại vật liệu trong một thiết bị hợp nhất đốt sống duy nhất thông qua các kỹ thuật sản xuất tiên tiến đại diện cho một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn trong công nghệ implant cột sống. Khả năng in đa vật liệu cho phép chế tạo các thiết bị có bề mặt titan nhằm hỗ trợ quá trình gắn xương và lõi PEEK để đảm bảo các đặc tính cơ học phù hợp. Những cách tiếp cận lai này có thể cuối cùng mang lại kết quả lâm sàng vượt trội bằng cách kết hợp những ưu điểm của các loại vật liệu khác nhau trong các cấu hình tối ưu, được cá thể hóa theo nhu cầu cụ thể của từng bệnh nhân và yêu cầu phẫu thuật.

Câu hỏi thường gặp

Những khác biệt chính giữa các thiết bị hợp nhất đốt sống làm từ PEEK và hợp kim titan là gì?

Sự khác biệt chính giữa các thiết bị hợp nhất đốt sống làm từ PEEK và hợp kim titan liên quan đến đặc tính cơ học, đặc điểm hình ảnh học và tương tác sinh học. Các thiết bị làm từ PEEK có mô-đun đàn hồi gần với mô xương hơn (3–4 GPa so với 110–120 GPa của titan), giúp giảm thiểu hiện tượng che chắn ứng suất và cung cấp khả năng tương thích sinh cơ học tốt hơn. Ngoài ra, PEEK không cản tia X, cho phép đánh giá hình ảnh sau phẫu thuật vượt trội mà không bị nhiễu do artefact kim loại. Tuy nhiên, các thiết bị làm từ hợp kim titan thường thể hiện khả năng tích hợp xương (osseointegration) tốt hơn và có thể đạt được quá trình tích hợp xương ban đầu nhanh hơn nhờ tính dẫn xương (osteoconductivity) đã được chứng minh.

Tỷ lệ hợp nhất xương giữa các vật liệu làm thiết bị hợp nhất đốt sống khác nhau so sánh như thế nào?

Các nghiên cứu lâm sàng cho thấy cả thiết bị hợp nhất đốt sống làm từ PEEK và hợp kim titan đều có thể đạt được tỷ lệ hợp nhất cao, thường dao động trong khoảng 85–98%, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể và các yếu tố liên quan đến bệnh nhân. Các thiết bị làm từ hợp kim titan có thể cho thấy tỷ lệ hợp nhất hơi cao hơn trong một số nghiên cứu do đặc tính tích hợp xương vượt trội của chúng, trong khi các thiết bị làm từ PEEK có thể cần thời gian dài hơn để đạt được mức độ thành công tương đương về mặt hợp nhất. Nhìn chung, kết quả lâm sàng giữa hai loại vật liệu là tương tự nhau khi việc lựa chọn bệnh nhân phù hợp và kỹ thuật phẫu thuật được thực hiện đúng, và việc lựa chọn vật liệu thường phụ thuộc vào từng tình huống lâm sàng cụ thể cũng như sở thích của bác sĩ phẫu thuật.

Các yếu tố nào mà bác sĩ phẫu thuật nên cân nhắc khi lựa chọn vật liệu cho thiết bị hợp nhất đốt sống

Các bác sĩ phẫu thuật nên đánh giá nhiều yếu tố đặc thù cho từng bệnh nhân và từng quy trình khi lựa chọn vật liệu cho thiết bị hợp nhất đốt sống. Độ tuổi của bệnh nhân, chất lượng xương, tình trạng hút thuốc và các bệnh lý đi kèm ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của vật liệu cũng như kết quả hợp nhất. Vị trí cột sống được điều trị, phương pháp phẫu thuật và nhu cầu đánh giá hình ảnh sau mổ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu. Vật liệu PEEK có thể được ưu tiên trong những trường hợp cần theo dõi hình ảnh chi tiết sau mổ hoặc ở bệnh nhân bị loãng xương, trong khi các thiết bị hợp kim titan có thể được lựa chọn nhờ độ bền cơ học vượt trội trong các ca phẫu thuật sửa chữa phức tạp hoặc các cấu trúc hợp nhất nhiều mức.

Có bất kỳ biến chứng lâu dài nào đặc hiệu đối với các loại vật liệu thiết bị hợp nhất đốt sống khác nhau không?

Các biến chứng lâu dài có thể khác nhau tùy thuộc vào vật liệu được chọn cho thiết bị hợp nhất đốt sống. Các thiết bị làm từ hợp kim titan có thể gây ra hiện tượng che chắn cơ học (stress shielding), điều này về lâu dài có thể góp phần làm thoái hóa các đoạn cột sống liền kề do độ cứng cao của chúng. Ngoài ra, còn tồn tại những lo ngại hiếm gặp về hiện tượng ăn mòn kim loại và giải phóng ion trong quá trình cấy ghép kéo dài. Thiết bị làm từ PEEK có thể làm tăng nguy cơ giả khớp hoặc chậm hợp nhất ở một số bệnh nhân do đặc tính bề mặt tương đối trơ của vật liệu này. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong các kỹ thuật xử lý bề mặt—bao gồm phủ titan và các phương pháp xử lý sinh học—đang giúp khắc phục những hạn chế đặc thù theo từng loại vật liệu và cải thiện kết quả điều trị lâu dài.