[实用新型]一种仿生椎间盘

说明书

一种仿生椎间盘，其外膜套装在仿生纤维环外层上，仿生纤维环和外膜上下两端分别与上终板下表面和下终板上表面连接，上终板上表面和下终板下表面均设有连接耳部。仿生纤维环由聚乙烯纤维材料编织而成，呈正六面体晶格结构且为非均匀分布，增强局部抗拉或抗扭强度。上梯形环和下梯形环采用柔性材料，上终板和下终板以及上核板和下核板为刚体，通过将柔性梯形环嵌入刚体中，实现了刚柔结合，表现出刚性支撑，柔性吸能的特点，而且上核板和下核板之间的弹簧机构可以实现二级减震的作用。本实用新型仿生椎间盘能够实现椎体间的屈伸、侧偏、旋转和平移活动，同时该仿生椎间盘还具有支撑、缓冲、减震的作用。

技术领域

本实用新型属于机械仿生工程技术领域，特别涉及一种仿生椎间盘。

背景技术

人体脊椎椎间盘退行性疾病是骨科临床常见病症，当脊椎的椎间盘退变采用保守治疗方式无效时，就需要采取手术进行治疗。常规的手术治疗方式主要是依靠关节融合术，切除病变的椎间盘，并采用融合器进行固定，使相邻椎体融合成一个整体，达到治疗的目的。但此治疗方式易使得脊椎的手术节段的正常生理活动受到限制，而且会引起邻近节段的加速退变，即所谓的邻椎病。由此，人工椎间盘置换术应运而生，已成为临床上椎间盘退变的更为有效的治疗方法，而合适的椎间盘假体对于手术治疗效果尤为关键。

文献调研表明，自20世纪50年代至今，研究者对人工椎间盘的开发进行了大量研究，研制了多款人工椎间盘物理试验样件和产品，其中代表性的椎间盘类型包括SB Charité系列、ProDisc系列、Maverick系列、ActivL系列和Cardisc系列等。但经过深入对比分析发现，当前的人工椎间盘的上下金属终板之间或采用金属连接，或采用均质、硬质超高分子量聚乙烯材料进行连接，整体结构刚性较大，内部弹性不足，轴向压缩性和缓冲性能较差，由此多数存在植入后的椎体运动自由度匹配性差、椎间载荷作用强度缓冲效果不理想等难点问题，亟需解决。

综观上述目前人工椎间盘的研究现状，急需一种能够有效保证植入后椎骨运动自由度和缓冲效果的新型人工椎间盘。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种兼具类似生物椎间盘运动自由度及良好缓冲性能的仿生椎间盘，解决现有人工椎间盘椎体运动自由度匹配性差、椎间载荷作用强度缓冲效果不理想的问题。

一种仿生椎间盘，包括上终板、下终板、仿生纤维环、外膜和仿生髓核。其中，仿生髓核包括上梯形环、下梯形环、上核板、下核板，以及上核板和下核板之间的连杆、滑块、弹簧机构。所述下核板包括十字杆和中柱，且三者为一体成型结构。上终板的上表面和下终板的下表面均设有连接耳部，连接耳部上设有连接孔。上终板设在仿生髓核的上端，下终板设在仿生髓核的下端。仿生纤维环套装在仿生髓核外层上，外膜套装在仿生纤维环外层上，所述仿生纤维环上下两端分别与上终板的下表面和下终板的上表面通过自攻螺钉连接。上终板的下表面中心设有局部耐磨体，局部耐磨体和上核板中心上端的耐磨球体为点面接触。仿生纤维环由聚乙烯纤维材料编织而成，其左上部设有第一局部增强区、左下部设有第二局部增强区、右上部设有第三局部增强区、右下部设有第四局部增强区、后下方设有第五局部增强区，且环形曲面内局部增强区的晶格密集度大于其余晶格密集度。上梯形环的上端嵌入上终板下表面的第一大梯形槽中，下端嵌入上核板的第一小梯形槽中；下梯形环的下端嵌入下终板上表面的第二大梯形槽中，上端嵌入下核板的第二小梯形槽中。上核板与下核板之间有四个均匀分布的连杆，连杆上端设有上连接件与上核板连接件通过销连接，连杆下端设有下连接件与滑块连接件通过销连接，中立位时，连杆轴线与水平面呈45°角。滑块上设有通孔，通孔直径大于十字杆直径，滑块通过通孔套装在十字杆上，且可以在十字杆上沿轴向滑动。十字杆在下核板中呈正交分布，滑块为正方体结构，滑块底面与下核板的距离远小于滑块的边长。滑块与中柱之间通过弹簧连接，弹簧内径大于十字杆直径，且弹簧套装在十字杆上，弹簧一端与滑块固定连接，另一端与中柱固定连接。

所述上梯形环和下梯形环均采用柔性聚氨酯材料，在与上终板和下终板结合处形成刚柔耦合体，在与上核板和下核板结合处形成刚柔耦合体，在轴向压缩时起到缓冲减震的作用。