CN106618817A - 婴幼儿用3d打印气管内支架及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种婴幼儿用气管内支架，所述气管内支架呈圆筒状，圆筒的直径保持一致，气管内支架内径为5mm，外径为6mm，壁厚为0.5mm，长为50mm；圆筒的外侧设置有凸起结构，凸起结构呈正立方体、横条纹、螺旋条纹中的一种或多种；凸起结构的高度为0.2‑0.6mm。本发明提供的气管支架更加契合患儿气管病变部位，具有置入简便，刺激小、损伤小、支撑好，不影响儿童发育等优点。

Description

婴幼儿用3D打印气管内支架及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种医疗手术用具，具体涉及一种婴幼儿用气管支架。
背景技术
气管支气管软化症(TBM)是指气管壁因软骨环异常及肌弹性张力减退而致的软化，若同时有主支气管受累，则称之为气管支气管软化，若软化仅累及主支气管，称为支气管软化，在婴幼儿中发病率为1∶2100。研究发现TBM是导致6个月以内婴幼儿反复、持续喘息的首要气道发育异常原因。由此可见，TBM在小儿中有较高的发病率。轻度至中度气管软化临床表现可以从完全无症状到典型犬吠样干咳、喘息或反复肺部感染，重度气管、支气管软化可出现间歇性窒息、呼吸困难、喂养困难，反复肺部感染，生长发育停滞等，甚至死亡。因此，开发儿童气管、支气管软化疾病的彻底有效的治疗方法至关重要，而这也一直是相关领域医学专家所感兴趣但难以攻克的问题，特别是重症气管、支气管的治疗目前尚无相关指南或共识意见。
目前气管软化治疗缺乏统一制定标准，气管软化的治疗方案大多根据患儿的年龄、软化严重程度及分布情况、症状严重程度及是否存在外在气道压迫决定。对于轻-中度气管软化的患儿，随着生长发育气管软骨将逐渐发育完全而得以坚固，相关临床症状可在2岁以内逐渐改善，建议其首选保守治疗。保守治疗方法侧重于加强体质、预防及对症治疗，包括：肺部理疗、湿氧治疗、呼吸道感染治疗、适当补充维生素D及多种维生素及矿物质等。对于严重气管软化保守治疗无效的患儿，可选择持续气道正压通气(CPAP)、气道内支架植入、外科治疗。
随着近年来各种支架的应用，支架植入已成为处理良性气管狭窄的有效治疗方法，然而现有气管支架都是按照固定模式生产制造，难以和儿童特别是婴幼儿的病变部位完美匹配。另外支架置入的并发症如肉芽组织增生、支架移位、坍塌甚至断裂也是限制其在儿童大规模应用的原因。目前应用与儿科领域气管支架材料及制品绝大多数都存在与宿主不匹配的弊端造成植入体周围组织的吸收或疏松，从而导致植入体的失效；另外成人较常用的金属支架植介入人体后易产生电解腐蚀，析出金属离子，金属离子释入血液后常引起局部组织发炎。因此，选择开发一种新型材料，使用3D打印技术实现个性化定制，研发出一种更加契合患儿气管病变部位，具有置入简便，刺激小、损伤小、支撑好，不影响儿童发育等优点的儿童气管支架仍是目前的一大难题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种3D打印的气管内支架，具体为一种婴幼儿用气管内支架，所述气管内支架呈圆筒状，圆筒的各横截面直径一致，气管内支架横截面内径为5mm，横截面外径为6mm，壁厚为0.5mm，长为50mm；
圆筒的外侧设置有凸起结构，凸起结构呈正立方体、横条纹、螺旋条纹中的一种或多种；
凸起结构的高度为0.2-0.6mm。
在本发明的技术方案中，所述凸起在圆筒外侧表面的投影面积占外侧表面总面积的2％-12％。
在本发明的技术方案中，凸起结构为正立方体，正立方体的边长为0.5-0.7mm；沿着圆筒的横截面方向平均分布8个正立方体为一组，沿着圆筒纵向方向每组正立方体之间的间距为4-6mm。
在本发明的技术方案中，凸起结构为横条纹，所述横条纹宽度为0.5-0.7mm，每条横条纹沿着圆筒的横截面平行排列，呈封闭的圆环，每条横条纹之间的距离为4-6mm。
在本发明的技术方案中，凸起的结构为螺旋条纹，所述螺旋条纹的宽度为0.5-0.7mm，螺旋条纹螺旋排列于圆筒外侧，螺旋条纹的间距是4-6mm，螺旋条纹与圆筒横截面之间的夹角为30-45度。
在本发明的技术方案中，正立方体的边长为0.6mm，沿着圆筒纵向方向每组正立方体之间的间距为5mm。
在本发明的技术方案中，横条纹的宽度为0.6mm，每条横条纹之间的垂直距离为5mm。
在本发明的技术方案中，螺旋条纹的宽度为0.6mm，螺旋条纹的间距是5mm。
在本发明的技术方案中，所述气管内支架以3D打印方法制得，材料为聚丙稀酸脂/聚甲基丙稀酸脂光敏树脂PIC100。
在本发明的技术方案中，所述3D打印使用数字光处理方法进行打印。
本发明另一个方面提供了本发明气管内支架的制备方法，所述气管内支架以3D打印方法制得，其包括以下步骤：
(1)以DLP微镜投影方法对液态树脂进行整体横截面一体固化，3D模型数据被逐层化，并转化为投影数据，每一层的数据被投影仪投影到液态树脂池内固化成型；
(2)每层打印完毕固化后气管内支架沿纵截面方向逐层升起，每次高度为30μm；
(3)打印完毕后，固化好的3D气管内支架将从液态树脂池内升起；
(4)3D打印机同时为气管内支架生成支撑结构；
优选地，以德国EnvisionTEC数字化光处理光固化3D打印机进行打印。
本发明再一个方面提供了本发明的气管内支架作为治疗婴幼儿气管损伤的医疗器械的用途。
本发明再一个方面提供了本发明的气管内支架作为治疗婴幼儿气管支气管软化症的医疗器械的用途。
有益效果
1、本发明的气管内支架更加契合患儿气管病变部位，具有置入简便，刺激小、损伤小、支撑好，不影响儿童发育的优点。
2、本发明的气管内支架的凸起设计的高度适合外科手术中将气管内支架置入的操作，同时凸起的设置数量合时，使得置入后凸起起到支撑和增加阻力的作用，从而防止气管内支架的滑脱。
3、本发明采用3D打印技术进行制备，气管内支架凸起的打印精密度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具有正立方体凸起的3D打印气管内支架结构示意图。
图2是本发明具有横条纹凸起的3D打印气管内支架结构示意图。
图3是本发明具有螺旋条纹凸起的3D打印气管内支架结构示意图。
其中，1为具有正立方体凸起的3D打印气管内支架，2为正立方体凸起，3为具有横条纹凸起的3D打印气管内支架，4为横条纹凸起，5为具有螺旋条纹凸起的3D打印气管内支架，6为螺旋条纹凸起。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种婴幼儿用气管内支架，所述气管内支架呈圆筒状，圆筒的各横截面直径一致，气管内支架横截面内径为5mm，横截面外径为6mm，壁厚为0.5mm，长为50mm；圆筒的外侧设置有凸起结构，凸起结构呈正立方体、横条纹、螺旋条纹中的一种或多种；凸起结构的高度为0.6mm。所述凸起在圆筒外侧表面的投影面积占外侧表面总面积的2％-12％。
在本发明的一个技术方案中，凸起结构为正立方体，正立方体的边长为0.6mm；沿着圆筒的横截面方向平均分布8个正立方体为一组，沿着圆筒纵向方向每组正立方体之间的间距为5mm。
在本发明的一个技术方案中，凸起结构为横条纹，所述横条纹宽度为0.6mm，每条横条纹沿着圆筒的横截面平行排列，呈封闭的圆环，每条横条纹之间的距离为5mm。
在本发明的一个技术方案中，凸起的结构为螺旋条纹，所述螺旋条纹的宽度为5mm，螺旋条纹螺旋排列于圆筒外侧，螺旋条纹的间距是4-6mm，螺旋条纹与圆筒横截面之间的夹角为30-45度。
在本发明的一个技术方案中，凸起结构为正立方体、横条纹和螺旋条纹中的两种或三种的组合。
本发明的气管内支架设计的凸起结构能够有效地增加支架与气管的摩擦力，避免支架在气管中移位。同时凸起结构的数量过多会影响到置入操作，因此，本发明设置的凸起在圆筒外侧表面的投影面积占外侧表面总面积的2％-12％，满足了上述需要，同时还能满足对塌陷气管的支撑作用。另一方面，凸起的高度也影响了置入操作和放置后使用过程中的移位问题。本发明设计的凸起高度更适合婴幼儿具有弹性的气管，起到支撑作用，同时又不会对置入产生阻碍。
本发明设计3种构型，其可以单独使用也可以组合使用，每种构造对于气管的支撑力度不同，根据不同病情的需要可以组合在一只气管内支架上使用。
所述气管内支架为3D打印制得，材料为聚丙稀酸脂/聚甲基丙稀酸脂光敏树脂PIC100。所述3D打印使用数字光处理技术进行打印。建立所述的气管内支架3D结构模型，并使用数字化光处理光固化3D打印机进行3D打印，如图1，2，3所示。
所述数字化光处理光固化3D打印机的打印时采用DLP微镜投影技术对液态树脂进行整体横截面一体固化，3D模型数据被逐层化，并转化为投影数据，每一层的数据被投影仪投影到液态树脂池内固化成型；每层打印完毕固化后实体模型沿z方向逐层升起，每次高度为30um；打印完毕后，固化好的3D实体物理模型将从液态树脂池内升起；3D打印机软件会自动为实体模型生成支撑结构。本发明所用德国EnvisionTEC数字化光处理光固化3D打印机。
使用游标卡尺对所述打印完成的气管内支架尺寸进行测量，测量结果如下表所示。
表1具有正立方体凸起结构的气管内支架设计尺寸与测量尺寸
设计尺寸/mm 测量尺寸/mm
外径 6 6.00
内径 5 5.00
壁厚 0.5 0.50
正立方体边长 0.6 0.60
两点间距离 5 5.00
表2具有横条纹凸起结构的气管内支架设计尺寸与测量尺寸
设计尺寸/mm 测量尺寸/mm
外径 6 6.00
内径 5 5.00
壁厚 0.5 0.50
横条纹宽度 0.6 0.60
横条纹间距离 5 5.00
表3具有正立方体凸起结构的气管内支架设计尺寸与测量尺寸
设计尺寸/mm 测量尺寸/mm
外径 6 6.00
内径 5 5.00
壁厚 0.5 0.50
螺旋条纹宽度 0.6 0.60
螺旋条纹间垂直距离 5 5.00
分析以上检测结果，我们可以得到结论如下：使用数字化光处理3D打印技术可以将聚丙稀酸脂/聚甲基丙稀酸脂光敏树脂PIC100打印成所设计的3种不同构型，并且打印精度高，速度快。
上述本发明实施例名称仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种婴幼儿用的气管内支架，所述气管内支架呈圆筒状，圆筒的各横截面直径一致，气管内支架横截面内径为5mm，横截面外径为6mm，壁厚为0.5mm，长为50mm；
圆筒的外侧设置有凸起结构，凸起结构呈正立方体、横条纹、螺旋条纹中的一种或多种组合；
凸起结构的高度为0.2mm-0.6mm，优选为0.3mm、0.4mm、0.5mm。
2.根据权利要求1所述的气管内支架，所述凸起在圆筒外侧表面的投影面积占外侧表面总面积的2％-12％。
3.根据权利要求1所述的的气管内支架，其中，凸起结构为正立方体，正立方体的边长为0.5-0.7mm；沿着圆筒的横截面方向平均分布8个正立方体为一组，沿着圆筒纵向方向每组正立方体之间的间距为4-6mm；优选地，正立方体的边长为0.6mm，沿着圆筒纵向方向每组正立方体之间的间距为5mm。
4.根据权利要求1所述的的气管内支架，其中，凸起结构为横条纹，所述横条纹宽度为0.5-0.7mm，每条横条纹沿着圆筒的横截面平行排列，呈封闭的圆环，每条横条纹之间的距离为4-6mm；优选地，横条纹的宽度为0.6mm，每条横条纹之间的垂直距离为5mm。
5.根据权利要求1所述的气管内支架，其中，凸起的结构为螺旋条纹，所述螺旋条纹的宽度为0.5-0.7mm，螺旋条纹螺旋排列于圆筒外侧，螺旋条纹的间距是4-6mm，螺旋条纹与圆筒横截面之间的夹角为30-45度；优选地，螺旋条纹的宽度为0.6mm，螺旋条纹的间距是5mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的气管内支架，所述气管内支架以3D打印方法制得，材料为聚丙稀酸脂/聚甲基丙稀酸脂光敏树脂PIC100。
7.根据权利要求1-6任一项所述的气管内支架，所述3D打印使用数字光处理方法进行打印；
所述3D打印使用数字光处理方法为采用DLP微镜投影方法对液态树脂进行整体横截面一体固化，3D模型数据被逐层化，并转化为投影数据，每一层的数据被投影仪投影到液态树脂池内固化成型；每层打印完毕固化后气管内支架沿纵截面方向逐层升起，每次高度为30μm；打印完毕后，固化好的3D气管内支架将从液态树脂池内升起；3D打印机同时为气管内支架生成支撑结构；
优选地，以德国EnvisionTEC数字化光处理光固化3D打印机进行打印。
8.根据权利要求1-7任一项所述的气管内支架的制备方法，所述气管内支架以3D打印方法制得，其包括以下步骤：
(1)以DLP微镜投影方法对液态树脂进行整体横截面一体固化，3D模型数据被逐层化，并转化为投影数据，每一层的数据被投影仪投影到液态树脂池内固化成型；
(2)每层打印完毕固化后气管内支架沿纵截面方向逐层升起，每次高度为30μm；
(3)打印完毕后，固化好的3D气管内支架将从液态树脂池内升起；
(4)3D打印机同时为气管内支架生成支撑结构；
优选地，以德国EnvisionTEC数字化光处理光固化3D打印机进行打印。
9.根据权利要求1-7任一项所所述的气管内支架作为治疗婴幼儿气管损伤的医疗器械的用途。
10.根据权利要求1-7任一项所所述的气管内支架作为治疗婴幼儿气管支气管软化症的医疗器械的用途。
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