[发明专利]3D打印的具有活动关节的人工胸骨与人工肋骨连接结构

说明书

本发明属于医疗器械领域，涉及3D打印的具有活动关节的人工胸骨与人工肋骨连接结构，所述的连接结构由3D打印的1个人工胸骨和5对人工肋骨组成。人工肋骨通过其一端的圆球形关节结构与人工胸骨侧面开设的圆球形关节腔室相连接，构成类似于人体关节的活动结构。本发明主要用于替换病变的胸骨和肋骨。可以随胸廓的扩张或收缩在一定范围内活动，不再约束胸廓和肺叶的运动，达到满足胸骨和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3D打印的具有活动关节的人工胸骨与人工肋骨连接结构。

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。

以胸科为例，根据人体解剖学知识，胸骨位于胸前壁的正中，是一块上宽下窄、前凸后凹的扁骨，分胸骨柄、胸骨体和剑突3部分。胸骨柄上宽下窄，其侧缘接第1肋软骨。胸骨体扁而长，呈长方形，两侧有第2~7肋软骨相连接的切迹。人体共有12对肋骨，自上而下，第1，2，3，4，5对前端通过肋软骨各自与胸骨相连。肋体前端粗糙，接肋软骨，肋软骨为透明软骨，终身不骨化。肋软骨与胸骨侧缘相关节，保证肋骨在胸廓呼吸运动过程中有一定的活动度。

胸骨、肋骨、脊柱和肋间肌构成胸廓，是一个骨性的笼状支架。内有心、肺、气管、支气管、纵膈等重要内脏器官。胸廓的后方为脊柱，肋骨、肋间隙位于两侧，胸骨和肋软骨位于前方。

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。参与呼吸运动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，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，胸骨本身的病变，纵膈或肺部恶性肿瘤侵犯胸骨等，这些疾病通常需要通过切除病变部位的胸骨进行治疗。而切除胸骨之后，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胸骨，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。而且，在目前所见报道的3D 打印的胸骨和肋骨的置换手术中，胸骨和肋骨采用的是一体化结构，未体现出肋骨与肋软骨之间的和肋软骨与胸骨之间的关节结构。这种一体化打印制造的胸骨和肋骨，不同程度的限制了胸廓的扩张和缩小运动，影响了呼吸功能，导致病人肺活量下降。

临床研究发现，人工胸骨置换后的病人，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。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，旨在提供一种新型的3D 打印的人工胸骨和人工肋骨，在完成病人解剖学结构修复的同时，尽量把对病人生理功能的影响降到最低，提高术后病人的生活质量，减轻病人的痛苦。

为了解决上述技术问题，本发明是通过下列技术方案实现的，其包括：3D打印的具有活动关节的人工胸骨与人工肋骨连接结构（以下简称人工胸肋结构）。

所述的人工胸肋结构是由1个人工胸骨和5对人工肋骨组成。

所述的人工胸肋结构中的5对人工肋骨包括：肋骨体、肋骨颈和肋骨头。所述的肋骨体为扁平形，肋骨颈为圆柱形，肋骨头为圆球形。