[发明专利]一种具有可伸缩结构的多段式3D打印人工肋骨

说明书

本发明涉及医疗器械领域，具体是一种可伸缩的多段式3D打印人工肋骨，包括：双榫槽结构、单榫槽单榫头结构、带球状关节单榫槽结构与带球状关节单榫头结构的四种结构的人工肋骨，通过使用滑动榫槽连接，实现人工肋骨与人体肋骨之间，或人工肋骨与其他人工肋骨之间的多段式组合，构成贴合人体肋骨弧度的可伸缩多段式人工肋骨。本发明主要用于替换病变的肋骨。可以随胸廓的扩张或收缩，被动的伸长或缩短，不再约束胸廓的运动，达到满足肋骨解剖学功能修复的同时，把对其生理功能的影响降到最低，提高病人的体能和生活质量。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体说是一种具有可伸缩结构的多段式3D打印人工肋骨。

背景技术

近年来，随着3D 打印技术的成熟和推广，该技术已经从工业领域逐步进入了医学领域，其推广已为很多疑难疾病的成功诊断和治疗提供了新的方法和手段。

以骨科为例，根据人体解剖学知识，胸廓是由脊柱、肋骨、胸骨、和肋间肌构成的骨性笼状支架。内容有心、肺、气管、支气管、纵隔等重要内脏器官。胸廓的后方为脊柱，肋骨、肋间隙位于两侧，胸骨位于前方。胸廓具有一定的弹性和活动性，起着支持和保护胸腹腔脏器避免外力损伤的作用。但其主要作用，还在于它参与呼吸运动。

参与呼吸的肌肉主要有肋间肌和膈肌。肋间肌和膈肌的运动，能够使胸廓扩大或缩小。吸气时，肋间肌和膈肌收缩时，肋体上提，肋骨两侧外翻，胸廓体积增大，肺随之扩张，完成吸气。相反，当肋间肌和膈肌舒张时，肋骨做相反方向的运动，胸廓体积缩小，肺随之回缩，完成呼气。

然而，肋骨本身的病变，肺部恶性肿瘤侵犯肋骨，佝偻病的鸡胸和漏斗胸都会伴有明显的肋骨畸形，这些疾病通常需要通过切除病变部位的肋骨进行治疗。而切除肋骨之后，以目前的技术很难对其进行有效的修复，以至于严重影响病人的健康，甚至只能放弃治疗。

国内外一些有条件的医院，现已利用3D 打印技术，使用钛合金或特种工程塑料，如聚芳醚酮类材料等，成功打印制作了人工肋骨，并施行了病变部位的置换手术。

但是，由于这些材料的硬度高于人体骨骼，弹性较差，形变能力不足，不同程度的限制了胸廓的扩张和缩小运动。并且，由于替换后人工肋骨难以附着肋间肌肉群，使其上下的肋间肌肉群失去作用，进一步减小了胸廓运动的幅度，影响了呼吸功能，导致病人肺活量下降。

所以，尽管这些手术从结构上完成了肋骨的修复，但是随着置换的人工肋骨数量的增多和肋骨长度的加长，却不同程度的影响了病人的呼吸功能。临床研究发现，人工肋骨置换后的病人，肺活量均有不同程度的下降，最高可达约600毫升。这个数值相当于正常成人肺活量的20%。对于病人而言，则极有可能达到其正常肺活量的50%甚至更高。由于手术前病人的肺活量本身就不高，术后肺活量的下降，将大大限制病人从事强度较大的运动或体力劳动的能力，导致病人的生活质量明显下降。

中国发明专利CN200910108492公开了一种可伸缩调节的人造胸肋骨，用于解决呼吸受限的问题。该发明存在以下几方面的缺陷：

上述发明专利中涉及的人造胸肋骨，与人体肋骨的解剖学形状及结构相差甚远，不能贴合人体肋骨形态，做到真正的结构修复。

上述发明专利只能是采用传统的机械加工制造方法，仅能制造特定长度的肋骨，并在特定位置开设固定孔，无法针对病人的实际情况做到优化和个性化定制，手术操作难度较高。

上述发明专利中涉及的人造胸肋骨，只具有一个分段，无法解决整根肋骨不同位置解剖形状变化的需求。

上述发明专利设计的人造胸肋骨，其上下缘呈齿形结构，根据人体解剖学知识可知，正常肋骨下缘分布有肋间神经和血管，这种齿形的人造肋骨随病人呼吸运动时，有可能牵拉切割其下缘的神经血管，导致病人明显胸痛。