脊柱是人体最重要的骨骼系统，在椎管内脊髓通过椎间孔向四肢发出神经网。如果颈段脊髓受压，临床治疗中最有效和最常采用的方法是脊髓减压内固定术。目前脊柱的减压融合手术疗效满意，手术发展已经相当成熟趋于完善。但减压融合内固定术导致相应椎体单元运动功能丧失，影响了患者的生活质量，同时局部应力转移，邻近节段退变等一系列问题引起学界的重视。因此，如何在妥善完成脊髓减压，保留脊柱稳定性的同时，重建脊柱的运动功能是目前现代医学所面临的难题。临床中，人工关节置换已经较好的解决了髋、膝关节稳定性和运动功能同时保留的问题。研究表明完成脊髓减压之后，应用脊柱非融合内植物技术是解决上述问题的有效手段。近年来保留椎间隙运动的非融合脊柱内植物的应用，引起我们的持续关注。

    应用3D打印技术制造内植物，开创了个性化精准治疗的新模式。个体化穹窿顶钛笼和可动人工椎体-椎间盘复合体外形特异，结构复杂。比如可动人工椎体中部有便于骨组织长入的微孔结构；两端为具有支撑作用的实体结构；与两端终板接触的界面在矢状面和冠状面上均为中央突出的仿生外形，3D打印技术为其制造提供了可能。

    传统的前路椎体次全切除、钛笼植骨椎体重建手术（ACCF）是现在国际最常采用的标准术式。但是术后椎体塌陷、钛笼下沉等并发症影响了手术疗效。结合3D打印技术，我们研制了个性化穹窿顶人工颈椎，它具有与相邻椎体接触面积大、符合预设曲度及形态相适应等一系列优点，并能很好的发挥椎体替代作用，从而有效降低了钛笼塌陷、移位、断裂等严重并发症的发生率。目前经过200余例的临床应用，随访资料初步证实钛笼塌陷等并发症发生率约为10%，较传统钛笼植骨手术的塌陷发生率（约90%）显著下降。为了重建前路椎体次全切除、植骨内固定手术后的颈椎运动功能，在前期研究的基础上，我们在国际上创新性的提出了椎体次全切术后可动人工椎体-椎间盘复合体植入、重建椎体运动单位功能的理念，并应用仿生学原理，结合目前已日臻成熟的金属3D打印技术，设计出一种既能保留颈椎稳定性且重建椎间运动的非融合假体，即可动人工颈椎（包含上颈椎人工寰齿关节、下颈椎人工可动颈椎两种），并进行了深入的生物学安全性、稳定性、摩擦学特性、组织相容性等研究。经过三代可动人工颈椎假体的改进，通过我们前期的新鲜尸体标本的生物力学实验、假体植入活体动物实验、假体运动功能的研究发现，可动人工椎体能够成功重建颈椎稳定性、保留椎间活动、降低邻近节段应力，并减少了相邻节段退变等相关并发症。目前在髋、膝人工关节的研发方面我国长期落后于西方发达国家，国内尚缺乏具有国际竞争力且具有自主品牌的人工关节产品。我们研制的人工颈椎-椎间盘复合体，从广义上讲也属于人工关节范畴。在脊柱可动固定的临床基础研究方面，我们已经走在世界前列。继续加大产、学、研相结合的临床研究与推广应用，我们完全有可能开发出世界领先的可动人工颈椎产品。

    伴随脊柱稳定与运动功能重建的相关研究，我们也在脊髓损伤修复领域作出了一系列开创性的研究。脊髓受到压迫后，炎性反应对加重脊髓损伤起到至关重要的作用。I 型巨噬细胞可促进和加重脊髓损伤的炎性反应，II型巨噬细胞可以减轻和抑制脊髓损伤的炎性反应，从而起到保护脊髓的作用。我们的实验证明细胞移植可以促进II型巨噬细胞的活化和增殖，从而起到脊髓功能保护或重建的作用。以往我们用于治疗脊髓损伤移植的嗅鞘细胞来源于胎儿嗅球的嗅神经层及嗅小球层。其来源受到了一定的限制。为了解决嗅鞘细胞来源的问题，我们对鼻粘膜嗅鞘细胞进行培养、扩增，以期得到与嗅球来源的嗅鞘细胞具有相同治疗作用的细胞。

    我们采用3D打印技术重建脊柱稳定性与运动功能，结合嗅鞘细胞移植保护与重建脊髓功能，有效促进了脊柱脊髓功能的重建，提高了临床疗效，为今后脊柱脊髓相关疾病的治疗提供了新的思路。