一种固液复合型多功能仿生椎间盘制造技术

一种固液复合型多功能仿生椎间盘属仿生椎间盘技术领域，本发明专利技术的上终板组件、核心层和下终板组件自上而下顺序排列并固接；上终板组件和下终板组件结构相同，其中的终板上均设有涂层、钉齿组和微孔组；核心层由髓核、过渡环和四个纤维环自内至外排列固接而成，髓核由液体芯的低酰基凝胶和琼脂糖注入软支撑结构固体骨架的纤维素海绵中制成；过渡环和四个纤维环表面均涂有胶原纤维，且每两层的胶原纤维的斜度互相交错；本发明专利技术具有缓冲减震、动态抗疲劳功能，良好脊柱运动匹配性和抗压缩、抗剪切机械性。机械性。机械性。

【技术实现步骤摘要】
一种固液复合型多功能仿生椎间盘


[0001]本专利技术属于仿生椎间盘
，具体涉及一种固液复合型多功能仿生椎间盘。

技术介绍

[0002]目前，越来越多的人遭受慢性腰痛的困扰，而椎间盘病变和退变是人慢性腰痛的主要原因。椎间盘退化的早期阶段主要采用物理疗法或传统药物治疗，退化的后期阶段主要采用手术治疗，如脊柱融合术、全椎间盘置换术。脊柱融合术会使椎骨节段活动功能丧失，并且加速相邻椎骨节段退行性病变。而全椎间盘置换术既保留了椎骨节段的活动范围，又显著降低了相邻节段退变的风险，有效解决了融合术的不足，从而成为了更先进、有效的治疗方案。
[0003]当今世界范围内常用的人工椎间盘主要采用球窝关节型和粘弹性一体型两种设计方案。球窝关节型人工椎间盘采用金属
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金属、聚合物
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聚合物或金属
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聚合物材料设计，由于其都采用单一的固相材料，所以不兼备较好的缓冲减震功能、动态抗疲劳功能，不能更好地匹配脊柱的生理运动范围，使得非椎骨关节和小关节承受异常载荷，从而导致治疗节段和相邻节段的非椎骨关节和小关节异常退化。粘弹性一体型人工椎间盘通过材料的弹性变形实现运动，有助于减少非椎骨关节和小关节的过度应力，减缓非椎骨关节和小关节的异常退化。然而，粘弹性材料主要采用水凝胶材料，水凝胶具有高含水量和粘弹特性，类似于人体生物髓核，但由于没有增强物的水凝胶往往会在机械载荷(如压缩载荷和剪切载荷)下失效。文献调研发现，纯水凝胶不足以恢复椎间盘抗压缩、抗剪切的机械性能。而压缩载荷和剪切载荷至关重要，因为日常生活中作用于椎间盘的主要载荷是压缩载荷和剪切载荷。现有人工椎间盘的以上不足导致植入后会出现下沉、脱位等问题，甚至需要进行二次翻修手术，给患者带来极大痛苦。因此，亟待解决现有人工椎间盘不能同时具备缓冲减震功能、动态抗疲劳功能、良好的脊柱运动匹配性和抗压缩、抗剪切的机械性能等多功能特性的问题，使得人工椎间盘恢复健康脊柱的原始机械和生物特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有缓冲减震、动态抗疲劳功能，良好的脊柱运动匹配性和抗压缩、抗剪切性的固液复合型多功能仿生椎间盘。
[0005]本专利技术的一种固液复合型多功能仿生椎间盘，椎间盘的外围轮廓与人体椎间盘的外围轮廓相同，其厚度为6
‑
10mm，仿生椎间盘由上终板组件A、核心层B和下终板组件C组成，所述的上终板组件A由终板Ⅰ1、钉齿组ⅠD、微孔组ⅠE和涂层Ⅰ2组成，其中钉齿组ⅠD由六个钉齿组成，六个钉齿分两排，对称固接于终板Ⅰ1上面的b
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b中心线的左右两侧；微孔组ⅠE设于终板Ⅰ1的上面中心；涂层Ⅰ2涂于终板Ⅰ1的上表面。
[0006]所述的下终板组件C由终板Ⅱ11、钉齿组ⅡG、微孔组ⅡH和涂层Ⅱ12组成，其中钉齿组ⅡG由六个钉齿组成，六个钉齿分两排，对称固接于终板Ⅱ11下面的b
‑
b中心线的左右两侧；微孔组ⅡH设于终板Ⅱ11的上面中心；涂层Ⅱ12涂于终板Ⅱ11的下表面。
[0007]钉齿组ⅠD和钉齿组ⅡG中各两排钉齿与b
‑
b中心线的间距W相同，均为：0.8
‑
1cm。每排钉齿中相邻钉齿的间距L6均为：0.4
‑
0.6cm。钉齿均为锥体，每个钉齿的高度H为1.5mm，底圆直径D为1.5mm。
[0008]所述的核心层B由纤维环Ⅰ4、纤维环Ⅱ5、纤维环Ⅲ6、纤维环Ⅳ7、过渡环8和髓核F组成，且纤维环Ⅰ4、纤维环Ⅱ5、纤维环Ⅲ6、纤维环Ⅳ7、过渡环8和髓核F自外向内顺序排列并固接。纤维环Ⅰ4、纤维环Ⅱ5、纤维环Ⅲ6、纤维环Ⅳ7和过渡环8表面都附着有胶原纤维组，分别标记为胶原纤维组Ⅰ3a、胶原纤维组Ⅱ3b、胶原纤维组Ⅲ3c、胶原纤维组Ⅳ3d、胶原纤维组
Ⅴ
3e，其中纤维环Ⅰ4的胶原纤维组Ⅰ3a、纤维环Ⅲ6的胶原纤维组Ⅲ3c和过渡环8的胶原纤维组
Ⅴ
3e与终板Ⅱ11前部上表面的夹角α1为20
‑
40度；与终板Ⅱ11后部上表面的夹角α2为50
‑
70度，夹角α1到α2沿纤维环周向呈梯度增大，梯度为3
‑
7度，且胶原纤维组Ⅰ3a和胶原纤维组Ⅲ3c在b
‑
b中心线两侧呈对称分布。
[0009]纤维环Ⅱ5的胶原纤维组Ⅱ3b和纤维环Ⅳ7的胶原纤维组Ⅳ3d的排列方式相同，与胶原纤维组Ⅰ3a、胶原纤维组Ⅲ3c和胶原纤维组
Ⅴ
3e的方向相反，即与终板Ⅱ11的夹角α1和α2互补。纤维环Ⅰ4的厚度L1为1.5
‑
2mm、纤维环Ⅱ5的厚度L2为1
‑
1.5mm、纤维环Ⅲ6的厚度L3为0.5
‑
1mm、纤维环Ⅳ7的厚度L4为0.2
‑
0.5mm、过渡环8的厚度L5为0.05
‑
0.2mm。
[0010]髓核F由软支撑结构固体骨架9和液体芯10组成，所述软支撑结构固体骨架9的材料为纤维素海绵，液体芯10由低酰基凝胶和琼脂糖构成，液体芯10的低酰基凝胶和琼脂糖注入软支撑结构固体骨架9的纤维素海绵中，制成髓核F。上终板组件A、核心层B和下终板组件C自上而下顺序排列，其中核心层B的上端固接于上终板组件A中终板Ⅰ1的下面。核心层B的下端固接于下终板组件C中终板Ⅱ11的上面。
[0011]所述的微孔组ⅠE和微孔组ⅡG的结构相同，均由孔组Ⅰ13、孔组Ⅱ14、孔组Ⅲ15、孔组Ⅳ16、孔组
Ⅴ
17、孔组
Ⅵ
18、孔组
Ⅶ
19、孔组
Ⅷ
20组成，且自内而外呈环形顺序排列；其中：孔组Ⅰ13为7个孔，孔组Ⅱ14为8个孔，孔组Ⅲ15至孔组
Ⅷ
20各为10个孔；孔组Ⅰ13的孔直径均为8
‑
10μm，以a为中心点呈花瓣型排布；孔组Ⅱ14至孔组
Ⅷ
20的孔以a为中心点呈环形排布，孔组Ⅱ14的孔直径均为6
‑
8μm；孔组Ⅲ15的孔直径均为4
‑
6μm；孔组Ⅳ16的孔直径均为2
‑
4μm；孔组
Ⅴ
17的孔直径均为1
‑
2μm；孔组
Ⅵ
18的孔直径均为0.5
‑
1μm；孔组
Ⅶ
19的孔直径均为0.25
‑
0.5μm，数量10个，孔组
Ⅷ
20的孔直径均为0.1
‑
0.2μm；孔组Ⅰ13、孔组Ⅱ14、孔组Ⅲ15、孔组Ⅳ16的孔为通孔，孔组
Ⅴ
17、孔组
Ⅵ
18、孔组
Ⅶ
19、孔组
Ⅷ
20的孔为盲孔，深度分别为0.75mm、0.5mm、0.25mm、0.05mm。
[0012]所述的胶原纤维组Ⅰ3a与终板Ⅰ1的连接夹角β为100
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固液复合型多功能仿生椎间盘，椎间盘的外围轮廓与人体椎间盘的外围轮廓相同，其厚度为6
‑
10mm，其特征在于：仿生椎间盘由上终板组件(A)、核心层(B)和下终板组件(C)组成，所述的上终板组件(A)由终板Ⅰ(1)、钉齿组Ⅰ(D)、微孔组Ⅰ(E)和涂层Ⅰ(2)组成，其中钉齿组Ⅰ(D)由六个钉齿组成，六个钉齿分两排，对称固接于终板Ⅰ(1)上面的b
‑
b中心线的左右两侧；微孔组Ⅰ(E)设于终板Ⅰ(1)的上面中心；涂层Ⅰ(2)涂于终板Ⅰ(1)的上表面；所述的下终板组件(C)由终板Ⅱ(11)、钉齿组Ⅱ(G)、微孔组Ⅱ(H)和涂层Ⅱ(12)组成，其中钉齿组Ⅱ(G)由六个钉齿组成，六个钉齿分两排，对称固接于终板Ⅱ(11)下面的b
‑
b中心线的左右两侧；微孔组Ⅱ(H)设于终板Ⅱ(11)的上面中心；涂层Ⅱ(12)涂于终板Ⅱ(11)的下表面；钉齿组Ⅰ(D)和钉齿组Ⅱ(G)中各两排钉齿与b
‑
b中心线的间距W相同，均为：0.8
‑
1cm；每排钉齿中相邻钉齿的间距L6均为：0.4
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0.6cm；钉齿均为锥体，每个钉齿的高度H为1.5mm，底圆直径D为1.5mm；所述的核心层(B)由纤维环Ⅰ(4)、纤维环Ⅱ(5)、纤维环Ⅲ(6)、纤维环Ⅳ(7)、过渡环(8)和髓核(F)组成，且纤维环Ⅰ(4)、纤维环Ⅱ(5)、纤维环Ⅲ(6)、纤维环Ⅳ(7)、过渡环(8)和髓核(F)自外向内顺序排列并固接；纤维环Ⅰ(4)、纤维环Ⅱ(5)、纤维环Ⅲ(6)、纤维环Ⅳ(7)和过渡环(8)表面都附着有胶原纤维组，分别标记为胶原纤维组Ⅰ(3a)、胶原纤维组Ⅱ(3b)、胶原纤维组Ⅲ(3c)、胶原纤维组Ⅳ(3d)、胶原纤维组
Ⅴ
(3e)；其中纤维环Ⅰ(4)的胶原纤维组Ⅰ(3a)、纤维环Ⅲ(6)的胶原纤维组Ⅲ(3c)和过渡环(8)的胶原纤维组
Ⅴ
(3e)与终板Ⅱ(11)前部上表面的夹角α1为20
‑
40度；与终板Ⅱ(11)后部上表面的夹角α2为50
‑
70度，夹角α1到α2沿纤维环周向呈梯度增大，梯度为3
‑
7度，且胶原纤维组Ⅰ(3a)和胶原纤维组Ⅲ(3c)在b
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b中心线两侧呈对称分布；纤维环Ⅱ(5)的胶原纤维组Ⅱ(3b)和纤维环Ⅳ(7)的胶原纤维组Ⅳ(3d)的排列方式相同，与胶原纤维组Ⅰ(3a)、胶原纤维组Ⅲ(3c)和胶原纤维组
Ⅴ
(3e)的方向相反，即与终板Ⅱ(11)的夹角α1和α2互补；纤维环Ⅰ(4)的厚度L1为1.5
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2mm、纤维环Ⅱ(5)的厚度L2为1
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1.5mm、纤维环Ⅲ(6)的厚度L3为0.5
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1mm、纤维环Ⅳ(7)的厚度L4为0.2
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0.5mm、过渡环(8)的厚度L5为0.05
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0.2mm；髓核(F)由软支撑结构固体骨架(9)和液体芯(10)组成，所述软支撑结构固体骨架(9)的材料为纤维素海绵，液体芯(10)由低酰基凝胶和琼脂糖构成，液体芯(10)的低酰基凝胶和琼脂糖注入软支撑结构固体骨架(9)的纤维素海绵中，制成髓核(F)；上终板组件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱志辉，范维果，任雷，王坤阳，王胜利，宋广生，李凯伟，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：