[发明专利]一体式性能仿生的弹性人工椎间盘及其一体化成型制备工艺

说明书

本发明公开了一体式性能仿生的弹性人工椎间盘及其一体化成型制备工艺，是由上终板、下终板，以及固定于上终板和下终板之间髓核组装成的一体式结构；所述髓核由三种及三种以上的模量梯度弹性体材料依次注塑成型制得，不同模量梯度材料之间紧密连接，且模量梯度弹性体材料由中心向外周模量依次降低。本发明能够有效解决现有的人工椎间盘存在摩擦碎屑风险的技术难题，以及现有技术的人工椎间盘与人体正常间盘力学性能不接近的技术难题。

技术领域

本发明属于人工椎间盘技术领域，涉及一种一体式性能仿生的弹性人工椎间盘及其一体化成型制备工艺。

背景技术

人工椎间盘置换是治疗颈椎病的一种新技术，目前已是研究热点，并在已经取得了较好的临床效果。当前，现有的人工椎间盘的结构基本采用“球窝”摩擦式的硬支撑设计，其力学特性与正常颈椎间盘的生物力学特性差异较大，临床表现主要为植入节段活动度增大，造成周围小关节和韧带组织应力增大；产品在长期使用中存在摩擦碎屑的风险，而且不能有效地吸收外力震荡。而人体正常椎间盘为凝胶状物质、纤维环基质、纤维组成的具有弹性的结构，因此有一些从仿生角度设计弹性椎间盘的尝试。弹性椎间盘的髓核材料可为弹簧、弹性体高分子材料，如专利CN 209316158U公开了由蝶形弹簧组组成的弹性髓核，CN202027749U公开了由弹性体材料制备的弹性髓核。一方面，这些髓核材料多为单一的一种材料，而人体正常间盘则是多种不同材料组成的，具有各项异性的性能，因此单一的一种材料制备成的髓核材料的人工椎间盘，难以模拟正常椎间盘的生物力学性能；另一方面，这类型的人工椎间盘多为组合结构，不同结构之间存在相对运动造成的摩擦碎屑。也有一些采用多种材料髓核的人工椎间盘的尝试，如专利CN 109381282A公开了一种有中间孔的弹性支撑体和位于中间孔中的支杆组成的人工椎间盘，其髓核由两个部件材料组成，其模拟人体正常间盘生物力学性能的效果相对于一种材料来说可能会有一定提高，但效果有限，同时它为组合式结构，支撑体和支杆之间会增加摩擦界面和磨屑风险。而专利CN106901876 B公开了一种仿生型人工椎间盘及其成型方法，其为采用弹性髓核与刚性终板构成一体式结构，旨在更好地解决弹性体核刚性终板的界面问题，并弹性髓核两侧的弹性模量高于中心的材料的弹性模量，试图模拟人体正常的椎间盘外周纤维环与中心凝胶髓核的生物力学性能。但是其方案中外侧模量高的弹性材料与纤维性能差异其实非常大，比如纤维是受拉不受压的，即轴向压缩时，几乎不产生额外的阻抗，而弹性体材料则不然，其压缩时会产生较大的阻抗即压缩刚度较大。而对于人工椎间盘来说，其变形时外周变形大中心变形小，若外侧模量高中心模量低，则势必影响活动性，性能仿生有限，且外周区域在长期运动中易于与刚性终板产生界面分离，从而还是有一定的磨屑风险。

可见，当前的现有技术还是未能解决存在磨屑风险以及生物力学性能与正常人体椎间盘差异较大的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种一体式性能仿生的弹性人工椎间盘及其一体化成型制备工艺，能够解决人工椎间盘存在磨削碎屑风险以及与人体正常间盘力学性能不接近的技术难题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一体式性能仿生的弹性人工椎间盘，是由上终板、下终板，以及固定于上终板和下终板之间髓核组装成的一体式结构；

所述髓核由三种及三种以上的模量梯度弹性体材料依次注塑成型制得，不同模量梯度材料之间紧密连接，且模量梯度弹性体材料由中心向外周模量依次降低。

优选地，在上终板、下终板与髓核接触的表面设有用于固定髓核的配合机构。

进一步优选地，所述配合机构为用于卡合髓核的沟槽。

更进一步优选地，所述沟槽的横截面为倒角型、T型或波纹型。

优选地，所述模量梯度弹性体材料为聚氨酯和/或硅橡胶。

优选地，所述模量梯度弹性体材料的弹性模量范围为0.05-150Mpa。