[发明专利]一种基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘，所述的基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘包括预制支架和填充在预制支架中的水凝胶预聚液。本发明的基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘在结构方面，以玻纤为支架的假体在微观尺度具有与人体椎间盘纤维环类似的纤维排列方式，而以TPU为支架的假体在宏观尺度具有和人体椎间盘纤维环相似的层状结构。力学性能方面，以玻纤强化的复合凝胶构建的假体强度和抗疲劳特性更好，且粘弹性更接近人体颈椎间盘。都具有与人体椎间盘相似的生物力学特性，从而有效改善目前人工颈椎间盘假体面临的磨损、邻近节段退变等问题。

技术领域

本发明属于骨科手术植入体技术领域，具体涉及一种基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘及其制备方法。

背景技术

人体椎间盘是高度组织性、多层次性的复合结构，在脊柱生物力学中发挥重要作用，它能吸收冲击和分散轴向负重载荷，并为脊柱提供一定的活动度。在脊柱中，椎间盘、相邻椎体及韧带组织构成了相对独立的活动单元，该活动单元也可以看做是三关节复合结构，可以在水平面、矢状面和冠状面这三个正交面产生平移或旋转。

随着人们生活习惯的改变和工作压力的增大，颈椎病已经成为困扰很多成年人的疾病，而且其发病率也呈年轻化趋势。颈椎病不仅给人们的工作生活带来了很多不便，而且是慢性致残的重要原因。在颈椎病的众多病因中，以椎间盘退变是最常见原因。

椎间盘是脊柱功能单位的负载活动中心，是保持颈椎的活动度与稳定性的关键，椎间盘的退变引起的一系列临床症状与椎间盘的盘内压的下降有着紧密的联系。盘内压是维持椎间盘正常生物力学功能的重要因素，它是基于椎间盘特别是髓核的粘弹性产生的半流体静压，能紧张纤维环、支撑终板进而维持椎间盘的高度和轴向的刚度。在退变的椎间盘，其高度和轴向顺应性下降，沿径向膨胀范围增大，椎间盘内部应力分布破坏，导致局部应力过度集中而产生终板破裂出现Schmorl's结节。盘内半流体静压的下降也会导致脊柱在轴向压缩负荷下对髓核和纤维环的剪切作用增加，使得纤维环张力减小，以椎间盘为核心的运动单元在进行剪切、侧屈和扭转运动时的活动中心变大，这样就增加了髓核的剪切应力，进而引起椎间盘内部结构的重塑。类似于其他承重组织软骨和骨骼中，剪切应力的增加会启动纤维组织的形成，进一步加速了椎间盘的退变进程。椎间盘组织学的重塑反过来又进一步导致盘内半流体静压的下降，这直接导致了椎间盘内局部应力/应变状态的变化，并间接导致了小关节关节炎和疼痛反应。另外，椎间盘退变对脊柱功能单位的生物力学产生不利影响，引起椎间隙狭窄，运动节段失稳，进而引起神经卡压和刺激症状。

人工颈椎间盘置换术是颈椎椎间盘突出症手术解除神经压迫后稳定重建的重要技术，该技术的发展经历了数十年，目前临床上应用的几款人工颈椎间盘如Bryan，Prodisc-C，Mobi-C等都是用金属、陶瓷或聚合物材料构建的。受限于材料特性及假体结构设计，现行几款假体虽然保持了颈椎一定的活动度，但难以准确模拟人体颈椎间盘的生物性能及运动特点，且存在以下缺点：

(1)假体关节面的机械性磨损易导致假体松动失效，产生的碎屑引起周围组织的炎症反应；

(2)假体植入后周围骨质增生、动度逐渐丧失甚至融合而失效；

(3)假体与脊柱不匹配使颈椎曲度发生改变，导致相邻节段退变加速。

产生这些问题的关键在于假体不能模仿人体椎间盘组织的粘弹性，从而不能有效地缓冲震荡并将载荷均匀分散。

发明内容

针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘及其制备方法，解决现有技术中的人工颈椎间盘粘弹性差，力学性能差的技术问题。

为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案予以实现：一种基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘，所述的基于支架强化的水凝胶人工颈椎间盘包括预制支架和填充在预制支架中的水凝胶预聚液；

所述的预制支架为TPU材质的同心圆层叠交叉支架或微米玻璃纤维材质的三维管状玻纤支架；