CN105616043A - 一种基于3d打印及注模的硅酮个体化气道支架制备技术 - Google Patents

一种基于3d打印及注模的硅酮个体化气道支架制备技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种将个体化气道支架模具的3D打印与硅酮注模相结合的技术，实现了个体化医用硅酮气道支架的制备。该技术首先基于患者的CT影像，提取并重建患者的真实气道模型；然后以此模型为基础通过计算机辅助设计和3D打印获得个体化的气道支架注塑模具；最后通过浇注硅酮，制备出符合患者气道结构的个体化气道支架，以降低气道再狭窄的风险。

Description

一种基于3D打印及注模的硅酮个体化气道支架制备技术
技术领域
本发明属于人体气道植介入医疗器械领域，特别涉及一种基于3D打印个体化气道支架注塑模具制备医用硅酮气道支架的技术
背景技术
近年来各种良、恶性疾病以及外伤、气管切开或气管插管等引发的气道疾病日益增多，如气道狭窄、气管壁塌陷、气道-食道或残胃瘘、气道-胸腔瘘等，气道狭窄和气管壁塌陷在临床上通常采用支架植入术，这样可以迅速扩张气道，缓解呼吸困难。而气道-食道或残胃瘘、气道-胸腔瘘等也可采用覆膜支架植入术来进行封堵。自十九世纪九十年代Trendelenburg和Bond放置了T型管用于治疗气道狭窄以来，人们一直致力于气道支架的研究，采用多种材料，设计出了各种各样的气道支架。目前常用的气管、支气管支架的种类主要有两大类：(一)硅酮管状支架，其中包括：Dumon支架、T型管支架、Dynamic支架等；(二)金属网眼支架：其中包括：Palmaz支架、Stecker支架、Ultrflex支架、国产镍钛记忆合金支架、Wall支架、Gianturco支架等，而这一系列支架由于不能完全地顺应气道结构，均或多或少地存在如下问题：(1)不能完全贴附气管壁。气管并非完全圆形，也并非上下一般粗，而目前临床应用的支架多为圆形，且上下一般粗，因而在支架和气管壁之间会存在一些空隙，气道分泌物易在此处储留，成为细菌等滋生场所：(2)气道应力不均。有研究显示各个层次的生命物体的结构、功能以及生长都和它们所处的力学环境(应力场)所密切相关的，临床植入支架我们观察也发现，在支架易受呼吸运动及咳嗽刺激的两端和气道应力较大的地方易长肉芽，从而使管腔发生再狭窄，如不及时处理，严重的可危及患者生命。
因此，探寻个体化符合患者气道结构的支架成为当务之急，研究的结果将具有重要的临床价值及社会意义。三维(3D)打印技术的快速崛起，恰好为解决这一问题提供了关键的保障。但是现有的3D打印技术，由于材料的凝结点低等特性很难直接打印出诸如硅酮这类医用生物材料的气道支架。有鉴于此，我们逆向思维发明了一种基于3D打印技术制备出符合气管结构的个体化支架的注模技术。
发明内容
(1)为了克服现有3D打印技术无法打印一些生物材料(例如硅酮)气道支架的不足和缺陷，本发明的首要目的在于制备一种个体化支架的注塑模具。
(2)本发明将利用个体化的注塑模具来制备医用硅酮个体化气道支架。
本发明上述目的通过以下技术方案来实现：
本发明利用CT影像技术来获取狭窄气道部分的影像。
根据每个病人的气道的特性，建立特定病人的气道模型。
然后根据此模型，利用3D打印技术打印出个体化气道支架的注塑模具。
最后向注塑模具中注入医用生物材料硅酮，制成个体化的气道支架。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1.现有的气道支架均属于批量化生产，由于每个人的气道都具有特殊性。因此现有的商业支架并不适用于每个不同的病人。本技术所制备的个体化气道支架更加符合患者的气道结构，可以更加地贴合患者的气道，降低气道再狭窄发生的风险。
2.现有的医用生物材料，如硅酮、明胶等，由于它的粘度高、冷凝点低、塑性能力较差等特点导致容易堵住打印头，所以很难直接打印出可用的气道支架。为了克服此困难，本发明通过打印个体化气道支架的注塑模具来制备个体化的医用硅酮气道支架，克服了现有技术的不足。
附图说明
图1为本发明3D打印所用的个体化气道支架模具的简易图。
图2为本发明3D打印所用的个体化气道支架模具的截面示意图
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此
步骤一：获取病人的胸腔的CT扫描数据，重建病人的气道的三维数值模型；
步骤二：对气道模型狭窄处进行光滑和修剪处理，并扩张狭窄部位使其恢复到大致正常气道模的110％，最后提取气道模型最外一层以此建立气道支架的模型；
步骤三：根据所建立的个体化的气道支架模型，设计出相应的模具。在模具中留出气道支架部分，用以注塑；
步骤四：将上一步所设计出的模具模型导入3D打印机中，进行3D打印。
步骤五：向3D打印出的个体化注塑模具内浇注硅酮，制成符合患者气道结构的个体化支架。

Claims (4)

1.本发明通过将个体化气道支架模具的3D打印与硅酮的注模技术相结合，实现了医用硅酮气道支架的个体化制备。
2.根据权利要求1所述的个体化气道支架模具是基于患者气道CT数据重建，且通过计算机辅助设计、3D打印而得。
3.根据权利要求1所述的个体化气道支架模具仅留有个体化气道支架部分用来浇注。
4.根据权利要求1所述的个体化气道支架所用材料为硅酮。
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