[發明專利]3D打印的具有活動關節的人工胸骨與人工肋骨連接結構

在審

• 申請號: 201711476244.7
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108186165A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 陳英濤
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: A61F2/28
• 分類號: A61F2/28;B33Y80/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于醫療器械領域，涉及3D打印的具有活動關節的人工胸骨與人工肋骨連接結構，所述的連接結構由3D打印的1個人工胸骨和5對人工肋骨組成。人工肋骨通過其一端的圓球形關節結構與人工胸骨側面開設的圓球形關節腔室相連接，構成類似于人體關節的活動結構。本發明主要用于替換病變的胸骨和肋骨。可以隨胸廓的擴張或收縮在一定范圍內活動，不再約束胸廓和肺葉的運動，達到滿足胸骨和肋骨解剖學功能修復的同時，把對其生理功能的影響降到最低，提高病人的體能和生活質量。

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，具體說是3D打印的具有活動關節的人工胸骨與人工肋骨連接結構。

背景技術

近年來，隨著3D打印技術的成熟和推廣，該技術已經從工業領域逐步進入了醫學領域，其推廣已為很多疑難疾病的成功診斷和治療提供了新的方法和手段。

以胸科為例，根據人體解剖學知識，胸骨位于胸前壁的正中，是一塊上寬下窄、前凸后凹的扁骨，分胸骨柄、胸骨體和劍突3部分。胸骨柄上寬下窄，其側緣接第1肋軟骨。胸骨體扁而長，呈長方形，兩側有第2~7肋軟骨相連接的切跡。人體共有12對肋骨，自上而下，第1，2，3，4，5對前端通過肋軟骨各自與胸骨相連。肋體前端粗糙，接肋軟骨，肋軟骨為透明軟骨，終身不骨化。肋軟骨與胸骨側緣相關節，保證肋骨在胸廓呼吸運動過程中有一定的活動度。

胸骨、肋骨、脊柱和肋間肌構成胸廓，是一個骨性的籠狀支架。內有心、肺、氣管、支氣管、縱膈等重要內臟器官。胸廓的后方為脊柱，肋骨、肋間隙位于兩側，胸骨和肋軟骨位于前方。

胸廓具有一定的彈性和活動性，起著支持和保護胸腹腔臟器避免外力損傷的作用。但其主要作用，還在于它參與呼吸運動。參與呼吸運動的肌肉主要有肋間肌和膈肌。肋間肌和膈肌的運動，能夠使胸廓擴大或縮小。吸氣時，肋間肌和膈肌收縮，肋體上提，肋骨兩側外翻，胸廓體積增大，肺隨之擴張，完成吸氣。相反，當肋間肌和膈肌舒張時，肋骨做相反方向的運動，胸廓體積縮小，肺隨之回縮，完成呼氣。

然而，胸骨本身的病變，縱膈或肺部惡性腫瘤侵犯胸骨等，這些疾病通常需要通過切除病變部位的胸骨進行治療。而切除胸骨之后，以目前的技術很難對其進行有效的修復，以至于嚴重影響病人的健康，甚至只能放棄治療。

國內外一些有條件的醫院，現已利用3D 打印技術，使用鈦合金或特種工程塑料，如聚芳醚酮類材料等，成功打印制作了人工胸骨，并施行了病變部位的置換手術。但是，由于這些材料的硬度高于人體骨骼，彈性較差，形變能力不足。而且，在目前所見報道的3D 打印的胸骨和肋骨的置換手術中，胸骨和肋骨采用的是一體化結構，未體現出肋骨與肋軟骨之間的和肋軟骨與胸骨之間的關節結構。這種一體化打印制造的胸骨和肋骨，不同程度的限制了胸廓的擴張和縮小運動，影響了呼吸功能，導致病人肺活量下降。

臨床研究發現，人工胸骨置換后的病人，肺活量均有不同程度的下降，最高可達約600毫升。這個數值相當于正常成人肺活量的20%。對于病人而言，則極有可能達到其正常肺活量的50%甚至更高。由于手術前病人的肺活量本身就不高，術后肺活量的下降，將大大限制病人從事強度較大的運動或體力勞動的能力，導致病人的生活質量明顯下降。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的問題，旨在提供一種新型的3D 打印的人工胸骨和人工肋骨，在完成病人解剖學結構修復的同時，盡量把對病人生理功能的影響降到最低，提高術后病人的生活質量，減輕病人的痛苦。

為了解決上述技術問題，本發明是通過下列技術方案實現的，其包括：3D打印的具有活動關節的人工胸骨與人工肋骨連接結構（以下簡稱人工胸肋結構）。

所述的人工胸肋結構是由1個人工胸骨和5對人工肋骨組成。

所述的人工胸肋結構中的5對人工肋骨包括：肋骨體、肋骨頸和肋骨頭。所述的肋骨體為扁平形，肋骨頸為圓柱形，肋骨頭為圓球形。