CN109330752B - 3d打印血管支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印血管支架，属于对人体管状结构提供开口或防止塌陷的装置的技术领域，包括采取3D打印制成的支架前段和支架后段，以及设置支架前段与支架后段之间可以折弯的连接部，所述连接部、支架前段和支架后段均为包括支撑内层和抗凝外层的双层结构，所述支撑内层为多孔的网状结构，所述抗凝外层嵌入支撑内层的网孔中。本发明将支架设为支架前段和支架后段的组合结构，并通过可以折弯的连接部，使两者之间可相互旋转，从而实现支架的折弯，使该支架可以放置在血管的折弯位置上，从而提高了适应性。

Description

3D打印血管支架

技术领域

本发明涉及对人体管状结构提供开口或防止塌陷的装置的技术领域，具体涉及一种采取3D打印适应性强的血管支架。

背景技术

随着生活水平的提高，人们的寿命普遍呈上升趋势。但随着寿命的延长，心血管疾病的风险也急骤加大，严重困扰着人们的生活。针对严重的患者，现有技术基本采取支架对血管内壁形成支承或扩张以降低血管内压、提高血液的流动能力，达到缓解或治疗心血管疾病的目的。

现有支架的构建主要有脱细胞基质法、细胞膜片法、微流体法、静电纺丝和3D打印等多种技术，虽然可以达到上述的目的，但脱细胞基质法、细胞膜片法、微流体法、静电纺丝具有共同的缺点：构建时间长，效率低，且与血管的匹配水平差；3D打印方法无法获得良好力学性能和生物相溶性差的问题。

针对3D打印方法，也有专利提出采取3D打印并结合静电纺丝技术以解决上述问题。但在该方案中，并没有公开如何有效的获取血管的三维数据和如何适应具有折弯区域血管的解决方案，因此具有一定的局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种3D打印血管支架，采取特殊的结构设计，使支架具有较强的折弯能力，且方向不受限，可适应血管上任何部位的安放，解决了现有技术无法折弯适应性差的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

3D打印血管支架，包括采取3D打印制成的支架前段和支架后段，以及设置支架前段与支架后段之间可以折弯的连接部，所述连接部、支架前段和支架后段均为包括支撑内层和抗凝外层的双层结构，所述支撑内层为多孔的网状结构，所述抗凝外层嵌入支撑内层的网孔中。

进一步，所述支架前段和支架后段为圆筒柱状结构。

进一步，所述圆筒柱状结构由环状梁和支承梁组成，环状梁和支承梁均设置多个，多个环状梁平行设置，多个支承梁平行设置、且均布在任一所述环状梁的圆周上。

或者，所述圆筒柱状结构由环状梁和支承梁组成，环状梁设置一个、支承梁设置多个，多个支承梁均布在所述环状梁的圆周上。

进一步，所述连接部为采取3D打印制成的多孔圆直管，所述多孔圆直管的两端分别与支架前段和支架后段连接固定。

进一步，所述连接部为采取3D打印制成的线束，线束的两端分别与支架前段和支架后段连接固定。

进一步，所述支撑内层为采用可降解材料制成的骨架，所述抗凝外层为均匀且等厚地打印在骨架外部表面并完全包裹的抗凝包裹材料。

进一步，所述可降解材料为镁基合金或铁基合金。

进一步，所述外层包裹材料包括基材及混合在基材中的罗格列酮和抗凝材料，所述抗凝材料为乙二胺四乙酸、草酸钠、肝素中的一种或几种组合。

本发明的有益效果在于：

本发明将支架设为支架前段和支架后段的组合结构，并通过可以折弯的连接部，使两者之间可相互旋转，从而实现支架的折弯，使该支架可以放置在血管的折弯位置上，从而提高了适应性；通过具有支撑内层和抗凝外层的双层结构，使支架具有抗凝性，避免血液凝结、变稠，再次形成血栓；通过将支撑内层设置为多孔的网状结构，并将抗凝外层嵌入支撑内层的网孔中，由于支撑内层的阻挡，抗凝外层不会被迅速消耗，而是随着支撑内层的降解，慢慢地被消耗，因此，使支架的抗凝时间得到显著延长，进一步降低凝结的风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明折弯后的示意图；

图3为图1沿A－A向的剖视放大图；

图4为本发明在血管中第一姿态放置时的示意图；

图5为本发明在血管中第二姿态放置时的示意图；

图6为支架前段、支架后段及连接部均为多孔的网状结构的示意图；

图7为支架前段、支架后段均为多孔的网状结构及连接部为一根线束结构的示意图；

图8为支架前段、支架后段均为多孔的网状结构及连接部为二根线束结构的示意图；

图9为支架前段、支架后段均为多孔的网状结构及连接部为四根线束结构的示意图；

图10为支架前段、支架后段均为圆筒柱状结构、连接部为多孔的网状结构的示意图；

图11为圆筒柱状结构为包括一个环状梁、三个支承梁、连接部为多孔的网状结构的示意图；

图12为圆筒柱状结构为包括三个环状梁、三个支承梁、连接部为多孔的网状结构的示意图；

图13为圆筒柱状结构为包括一个环状梁、三个支承梁且连接部为三根线束的示意图；

图14为圆筒柱状结构为包括一个环状梁、三个支承梁且连接部为三根线束的示意图；

图15为支承梁为倾斜梁时的结构示意图；

图16为支承梁为弧形梁时的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的上述描述中，需要说明的是，术语“一侧”、“另一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“相同”等术语并不表示要求部件绝对相同，而是可以存在微小的差异。术语“垂直”仅仅是指部件之间的位置关系相对“平行”而言更加垂直，并不是表示该结构一定要完全垂直，而是可以稍微倾斜。

如图1至图5所示，一种3D打印血管支架，包括支架前段1和支架后段2，以及设置支架前段与支架后段之间的连接部3。支架前段1和支架后段2只是基于附图所示的方位或位置关系所作的限定，而不是指示或暗示支架前段1一定在前面，支架后段2一定在后面。实际上，两者并无本质的差别，两者均可在前，也可在后。为提高与患者的匹配效果，支架前段1和支架后段2均进行定制。定制时，先对血管进行三维扫瞄或者造影，获取血管三维轮廓数据，构建血管三维模型，根据三维模型设定支架安放位置，再提取相应的血管数据信息，设定扩张系数，再根据扩张系数将数据信息进行修正，形成支架前段和支架后段的实际打印数据，再通过3D打印设备进行打印。扩张系数根据血管实际情况进行选择，可以选择的范围为1－1.5。支架前段和支架后均为双层结构，打印时，采取一层一层的叠放，每一层均有支撑内层和抗凝外层5，具体的，支撑内层为采用可降解材料制成的骨架4，抗凝外层为均匀且等厚地打印在骨架外部表面并完全包裹的抗凝包裹材料。特别的，骨架为多孔的网状结构，抗凝包裹材料嵌入网状结构的网孔6中，如图3、图14所示。本实施例的支架前段、支架后段的形状大小不作限制，可以是现有技术的任意形状，如支架前段、支架后段均为U形相接的网状结构，使其在径向有一定的扩张能力；本实施例的连接部的材料、形状、长短不作限制，其形状可以是全封结构，也可以是多孔的网状结构，其材料可以是可降解的任意材料，但应具有一定的柔韧性，使其可以被折弯，同时还应有一定扩张的强度，使其在自然作用下，可以使支架前段和支架后段之间保持一定的距离；连接部的长短也不限定，只是根据需要进行设定，实际制作时，应考虑其弹力的影响长度。本实施例的可降解材料可以是但不仅限于镁基合金或铁基合金；外层包裹材料包括基材及混合在基材中的罗格列酮和抗凝材料，基材可以是由明胶、橡胶、琼脂等大分子材料制成的弹性凝胶，使得支架有弹性，具有一定的变形能力，抗凝材料为乙二胺四乙酸、草酸钠、肝素中的一种或几种组合。罗格列酮具有抑制VSMC中PI3K/Akt信号通路，降低AngII诱导脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，DNA)和蛋白合成的作用，并抑制细胞增殖，因而对AngII诱导的细胞生长起负性调节作用。若将其纳米化可显著提高其通过能力，抗凝效果更佳；乙二胺四乙酸、草酸钠、肝素中具有抗凝性，可避免血液凝结、变稠再次形成血栓，降低了脑梗塞的风险。

通过将支架设为支架前段和支架后段的组合结构，并通过可以折弯的连接部，使两者之间可相互旋转，从而实现支架的折弯，使该支架可以放置在血管的折弯位置上，从而提高了适应性；通过具有支撑内层和抗凝外层的双层结构，使支架具有较强的支撑能力，同时由于罗格列酮和抗凝材料的组合使用，其抗凝性得到显著提升，避免血液凝结、变稠再次形成血栓；通过将支撑内层设置为多孔的网状结构，并将抗凝外层嵌入网状结构的网孔中，由于支撑内层的阻挡，抗凝外层不会被迅速消耗，而是随着支撑内层的降解，慢慢地被消耗，因此，使支架的抗凝时间得到显著延长，进一步降低血栓的风险。

下面提供几种具体实施例

第一实施例

如图6所示，支架前段、支架后段及连接部均为多孔的网状结构。具体的，连接部为采取3D打印制成的多孔圆直管，多孔圆直管的两端分别与支架前段和支架后段连接固定。

第二实施例

如图7、图8、图9所示，支架前段、支架后段为多孔的网状结构，连接部为采取3D打印制成的线束，线束的数量不作限制，线束的两端分别与支架前段和支架后段连接固定，图7、图8、图9分别示出了一根、两根及四根的情况。

当然，本实施例的线束也可以不用打印获得。

第三实施例

如图10所示，本实施例的支架前段和支架后段均为圆筒柱状结构，连接部为多孔的网状结构，圆筒柱状结构由环状梁7和支承梁8组成，环状梁和支承梁均设置多个，多个环状梁平行设置，多个支承梁平行设置、且均布在任一环状梁的圆周上，本实施例的环状梁和支承梁的宽度和厚度具体值不作限定，但至少要求其宽度/厚度大于1，这样可以使其具有较强的弹性，对血管具有较好的支撑效果，从而相对于现有技术可以减少与血液的接触面积，降低血液凝结和甚至再次形成血栓的风险。

通过进一步优化，本实施例提出以下两个优选方案：

如图11所示：支承梁设置三个，环状梁仅为一个，并设置在支承梁的中部区域；如图12所示：支承梁设置三个，环状梁设置三个、分布在支承梁的前后两端及中部区域。

为加工方便，支承梁通常为直梁。但对于环状梁设置一个、支承梁设置三个的方案，为提高支架的前后两端的支撑力，更为优选的，支承梁位于环状梁远端的一侧为倾斜梁或弧形梁，使在支架两端形成的支撑区域大于中部的支撑区域，有一定的变形空间，如图15、图16所示。

第四实施例

如图13所示，本实施例与第三实施例不同的是连接部为采取3D打印制成的线束，线束的数量不作限制，线束的两端分别与支架前段和支架后段连接固定，图13示出了三根的情况。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.3D打印血管支架，其特征在于：包括采取3D打印制成的支架前段和支架后段，以及设置于支架前段与支架后段之间，具有折弯功能的连接部，所述连接部、支架前段和支架后段均为包括支撑内层和抗凝外层的双层结构，所述支撑内层为多孔的网状结构，所述抗凝外层嵌入支撑内层的网孔中，所述支架前段和支架后段为圆筒柱状结构，通过将支架设为支架前段和支架后段的组合结构，并通过可以折弯的连接部，使两者之间可相互旋转，从而实现支架的折弯，所述支撑内层为采用可降解材料制成的骨架，所述抗凝外层为均匀且等厚地打印在骨架外部表面并形成完全包裹的抗凝包裹材料。

2.根据权利要求1所述的3D打印血管支架，其特征在于：所述圆筒柱状结构由环状梁和支承梁组成，环状梁和支承梁均设置多个，多个环状梁平行设置，多个支承梁平行设置、且均布在任一所述环状梁的圆周上。

3.根据权利要求1所述的3D打印血管支架，其特征在于：所述圆筒柱状结构由环状梁和支承梁组成，环状梁设置一个、支承梁设置多个，多个支承梁均布在所述环状梁的圆周上。

4.根据权利要求1所述的3D打印血管支架，其特征在于：所述连接部为采取3D打印制成的多孔圆直管，所述多孔圆直管的两端分别与支架前段和支架后段连接固定。

5.根据权利要求1所述的3D打印血管支架，其特征在于：所述连接部为采取3D打印制成的线束，线束的两端分别与支架前段和支架后段连接固定：。

6.根据权利要求1所述的3D打印血管支架，其特征在于：所述可降解材料为镁基合金或铁基合金。

7.根据权利要求1所述的3D打印血管支架，其特征在于：所述抗凝包裹材料包括基材及混合在基材中的罗格列酮和抗凝材料，所述抗凝材料为乙二胺四乙酸、草酸钠、肝素中的一种或几种组合。

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