减压、融合、内固定是脊柱退行性疾病的标准治疗方式，在骨融合发生之前，脊柱固定的有效性完全取决于椎弓根螺钉的固定强度。因此，椎弓根螺钉的抗拔出、抗疲劳力在脊柱融合手术中至关重要。

由于人口老龄化，骨质疏松脊柱融合手术增加。为了实现骨质疏松骨骼中的坚强固定，需要替代传统的椎弓根螺钉。目前已经确定了可增加固定强度的螺钉有：螺纹螺钉、弧形螺钉、可扩张螺钉、骨水泥螺钉和可诱导螺钉。

螺纹固定螺钉

螺纹固定螺钉的固定强度取决于与周围骨骼接触螺纹部分的形状、材料和表面特性。设计用于固定在皮质骨中的螺钉通常具有小螺距的螺纹，以增加与皮质骨薄层接触的螺纹数量；固定在松质骨内的螺钉的特点是螺距更大、螺纹深度更大，以增加与松质骨的接触面积。

依靠改变螺钉的螺纹（蓝色），以便与周围的骨骼建立坚强固定。a在螺钉的近端具有较小螺距；b沿螺钉杆长度变化的髓心和螺纹深度变化的螺钉；c使用间断的螺纹部分进行锚固，以增加松质骨中的固定；d具有螺纹部分和柔性部分的骨固；e在螺纹和螺钉尾帽之间具有柔性连接的固定。

弧形螺钉

弧形螺钉可明显增加固定强度，同时可以通过拧紧穿过两个螺钉的钛缆来连接两侧螺钉尖端。

当必须移除螺钉时，可以松开钛缆，随后可以分别取下双侧螺钉

植入弯曲路径（绿色）的固定螺钉，以改善固定强度。该螺钉由两部分组成，在远端通过穿过螺钉的柔性钢丝绳连接；b带有允许弯曲的关节突关节螺钉；c带有柔性部分的可弯曲螺钉。

可扩张螺钉

可扩张螺钉类似于墙壁插头膨胀螺钉。

首先将螺塞置入预制通道中，然后放置螺钉，使塞子径向膨胀。塞子成形为空腔，增加抗拔出强度并防止螺钉微动。

具有扩展结构（黄色）螺钉，以实现与周围骨骼的坚强固定。a由两个预弯曲部分组成的锚点，与骨骼接合；b锚定到横向扩展的叶片；c具有多个横向扩展叶片的螺钉；d带有根状支柱的螺钉；e通过用骨水泥填充膨胀部分来固定在预钻孔部分。

骨水泥螺钉

骨水泥螺钉存在一个中空部分，骨水泥通过中央通道并经侧孔被压入松质骨的孔隙中，随着水泥硬化，在螺钉和松质骨之间形成刚性结构。

因此，螺钉被认为具有更高的拔出力。

a带有孔道的骨水泥螺钉，骨水泥可以通过该孔道弥散；b利用两侧水泥的相互连接可将两侧螺钉连接。

骨诱导螺钉

骨诱导螺钉通过使用骨诱导涂层来增加固定强度。一种选择是粗糙化骨螺钉的外表面以形成骨-植入物界面。

此外，允许骨向内生长的多孔结构可用于增加螺钉的固定强度。同时近端部分涂有多孔羟基磷灰石层以促进骨向内生长。

d使用在引入螺钉时会断裂的螺塞，促进骨骼向内生长；E螺钉上多孔结构允许骨向内生长；f带孔螺纹螺钉，允许骨向内生长。

结果

与传统的单螺纹螺钉相比，双螺纹螺钉的使用提高了20% 的抗拔出强度。

当使用弯曲的椎弓根螺钉时，可能会达到类似的效果，目前暂缺乏临床数据。

与传统螺钉的拔出强度相比，具有促进骨向内生长的羟基磷灰石涂层的螺钉可以将拔出强度提高 1.5 倍。

与非水泥强化的常规椎弓根螺钉相比，骨水泥螺钉的拔出强度几乎可以增加一倍。

与传统的椎弓根螺钉相比，可膨胀螺钉还可提高拔出强度，然而，同一项研究表明，0.4% 的可膨胀螺钉发生断裂，而传统的椎弓根螺钉均未断裂，这是可膨胀螺钉的明显缺点。