CN113940787A - 一种应用于主动脉的人工血管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于主动脉的人工血管及其制备方法，所述应用于主动脉的人工血管包括管道和瓣膜，所述管道包括依次连接的远心端管道、壶腹状窦部和近心端管道，所述窦部内设置有不少于2瓣的聚氨酯类高分子瓣膜，所述瓣膜内埋设有金属丝加固结构。本发明中的应用于主动脉的人工血管的瓣膜、管道内层和外层采用聚氨酯类生物材料，生物相容性好，患者无需长期服用抗凝药物，也减少了血栓风险。本发明的瓣膜内埋设有具有记忆功能的金属丝加固结构，改善了瓣膜的耐久性，有效解决了瓣膜退化的问题。本发明的血管窦部为与人体健康状态相同的壶腹状，有利于防止瓣膜开放时与应用于主动脉的人工血管撞击，延长了瓣膜的使用寿命。

Description

一种应用于主动脉的人工血管及其制备方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种应用于主动脉的人工血管及其制备方法。

背景技术

主动脉根部置换术是解决主动脉根部疾病的最常用的解决方案，包括不保留的主动脉瓣膜根部置换术(Bentall手术)和保留主动脉瓣的根部置换术(David手术)。Bentall手术因其标准化程度较高也易于被掌握的优点，已经成为大多数主动脉根部疾病的常规处理方式之一；几乎任何主动脉根部疾病Bentall手术都可适应。但是应用机械瓣膜进行Bentall手术后的患者存在终生口服抗凝药物的问题，并且出血或血栓的风险将伴随一生。即使应用了生物瓣膜的Bentall手术后瓣膜退化的问题也不可避免，对于一些年轻患者，生活质量将受到严重影响。因此无论进行机械瓣还是生物瓣置换的Bentall手术都存在其难以克服的缺陷。

对于保留自体瓣膜或者采用生物瓣膜的情况下，需要使瓣膜的开合接近人体正常状态，才能延长瓣膜的使用寿命，免于远期二次手术。因此，许多临床医生进行了主动脉窦部成形手术的方案探索，器械厂商也在寻求解决上述问题的办法。

现有已上市主动脉应用于主动脉的人工血管采用涤纶材料编织而成，其中主体血管部分为多层编织且具有可伸缩螺纹；但受限于编织方法，窦部血管管壁较薄且无螺纹，而且弹性有限，自体结构支撑不良。临床上已有应用于主动脉的人工血管窦部远期过度扩张的个案报道。而且编织型涤纶应用于主动脉的人工血管易与自体组织粘连，如需要二次手术将增加难度和风险。

发明内容

本发明针对上述提及的至少一个技术问题，提供了一种应用于主动脉的人工血管及其制备方法，该应用于主动脉的人工血管包括与人体健康状态相同的窦部，有利于防止瓣膜开放时与应用于主动脉的人工血管撞击，瓣膜边缘和内部采用金属丝加固，改善了瓣膜的耐久性，有效解决了瓣膜退化的问题。本发明的带瓣窦形血管整体为聚氨酯材质，这种材料具备良好的弹性、力学性能、组织及生物相容性。患者只需在短时间内服用抗凝药物，无需终生服药。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

提供了一种应用于主动脉的人工血管，包括管道和瓣膜，所述管道包括依次连接的远心端管道、壶腹状窦部和近心端管道，所述窦部内设置有不少于2瓣的聚氨酯类高分子瓣膜，所述瓣膜内埋设有金属丝加固结构。

现有技术中，窦形血管的人造替代无疑是较为困难的，由于血管所处位置的特殊性，其结构十分复杂，考虑到心脏复杂的功能，对血管的材质、结构等都有极为严苛的要求。

目前现有技术中，实施该部位手术一般会保留自体瓣膜或者采用生物瓣膜，本领域技术人员优先考虑的是需要替换的血管功能问题和生物相容性问题，而瓣膜耐疲劳性能的风险目前是本领域难以解决的难题。例如公开号为WO2005000168A1的发明专利，公开了一种窦部人造血管，但是其主要考虑的是生物相容性问题，对于瓣膜耐疲劳性能的风险的问题并未提及。

本发明的设计充分考虑了生物相容性和瓣膜耐疲劳性能的兼顾，采用聚氨酯材料的血管和瓣膜，同时在瓣膜内设计了金属丝加固结构，有效解决了现有技术无法解决的瓣膜耐疲劳性能风险问题。

本发明的设计除了金属丝加固结构外，还对血管结构做出了改进，采用了壶腹状窦部，使瓣膜的开合接近人体正常状态，有效延长瓣膜的使用寿命，与瓣膜内设置金属丝加固结构能够起到协同效果，能够有效避免应用于主动脉的人工血管窦部远期过度扩张，从而避免患者二次手术的风险。

在其中一个实施例中，所述金属丝加固结构包括埋设在瓣膜边缘的金属丝边框。

在其中一个实施例中，所述金属丝加固结构还包括埋设在瓣膜面上的若干金属丝。

在其中一个实施例中，所述金属丝为正弦波浪形状，沿瓣膜宽度方向均匀埋设在瓣膜面内。

本发明的金属丝结构设计充分考虑了瓣膜工作状态的承力因素。现有技术中对于瓣膜受力的模拟都是基于人体自体血管正常工作下的受力情况。本发明则是充分考虑了人造血管状态下瓣膜的开合受力状态。采用本发明的设计，在本发明的血管内，瓣膜的使用寿命完全能够满足患者长期使用的需要，金属丝能够对瓣膜起到分担受力的效果，从而有效避免瓣膜磨损，有效延长了瓣膜的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述金属丝为钛镍合金丝。

采用记忆合金材质的金属丝，是本发明另一独创设计。发明人考虑到瓣膜疲劳磨损问题得到解决后，可能还会存在因长期使用而带来的由疲劳导致的瓣膜弹性下降问题，通过配置记忆合金材料的金属丝，能够在瓣膜弹性下降状态下，使瓣膜整体仍然具备有效弹性，保证瓣膜功能完好。

在其中一个实施例中，所述管道为三层复合结构，中间层为涤纶，内层和外层为聚氨酯类高分子材料。

在其中一个实施例中，所述聚氨酯类高分子材料为聚碳酸脂型聚氨酯、聚有机硅氧烷改性聚碳酸脂型聚氨酯、氟化物改性聚碳酸脂型聚氨酯中的至少一种。

本发明对所述聚氨酯类高分子材料的种类和来源没有特殊的限制，本领域技术人员根据所需聚氨酯类高分子材料的性能选择合适的种类即可，可由市场购买获得。

在其中一个实施例中，所述内层疏松多孔，外层致密。

本发明还提供了一种上述应用于主动脉的人工血管的制备方法，包括以下步骤：

S1，管道3D模具的制作，将病人影像数据导入软件修复建模或基于正常健康人群影像学大数据建模，打印出管道3D模具；

S2，管道内层的制作，在所述3D模具表面附着高分子膜，制成管道内层；

S3，管道中间层的制作，编织中间层，并将中间层固定在3D模具上内层外表面；

S4，管道外层的制作，在步骤S3的3D模具上附着高分子膜，制成管道外层；将套在3D模具上的管道取下，得到管道；

S5，内埋设有金属丝加固结构的瓣膜的制作；

S6，将瓣膜固定在窦部。

本发明的制备方法同样是本发明的一大核心创新点。本发明设计兼顾了生物相容性和耐疲劳性能后，产品的结构十分复杂，制作出符合设计要求的血管十分困难。本发明采用独创的制备方法，利用3D打印技术和本发明特殊设计的制备步骤，最终实现了制备出复合设计要求的人造血管。

步骤S1中，管道3D模具的制备方法包括以下步骤：

步骤一，对于可择期手术的慢性患者，可将病变血管影像资料导入软件，经修复后获得拟建形态用于制模；对于需立即手术的急性患者，可依据正常健康人群影像学大数据获得的典型正常形态制模。若模型表面较粗糙，可以用Freeform软件进行平滑处理，最后导出3D打印用模型文件。把模型文件导入到打印机软件中打印出3D模型。

步骤二，将3D打印模具分模。

3D打印模具材质为聚乳酸、光敏树脂、ABS树脂、尼龙、尼龙碳纤维、不锈钢、硅橡胶、聚丙烯或石蜡中的一种。

所述3D打印模具为中空模具或实心模具中的一种。所述中空模具为中空软质模具或中空硬质模具，所述中空软质模具的材质选自软质硅橡胶或聚丙烯的一种。中空硬质模具的材料为本技术领域常规的光敏树脂。实心模具优选为3D打印石蜡。

当瓣膜也采用3D打印模具制作时，制备方法同管道3D模具，瓣膜模具材料优选为不锈钢。

3D打印模具分模方式为：软质中空模具分模方式为铸膜成型后将模具挤压从内部取出；硬质中空模具分模方式为沿血管轴向激光切割成2-6片；实心模具采用3D打印石蜡做打印材料，铸膜成具后热熔与血管分离，再用二甲苯浸泡去除石蜡残留。

所述步骤S2中，管道内层的制作方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，将颗粒或粉末状聚氨酯与溶剂混合，在50℃-90℃快速搅拌1h-10h，制得浓度均一铸膜液。所述溶剂为丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和四氢呋喃中的一种或几种组合。所述镀膜液浓度为5％w/w-30％w/w。

步骤二，3D打印模型前处理，将3D打印模具清洗烘干，表面喷涂脱模剂后，在30℃-60℃烘干1h-2h。所述脱模剂为常规脱模剂。

步骤三，管道内层的制备，运用提拉法或喷涂法将步骤一所得铸膜液涂敷在3D打印模具上，立即转移至15℃-90℃注射用水中进行溶剂相分离，成型后转移至烘箱中在30℃-100℃烘干1h-4h，得到疏松多孔高分子聚合物管道内层。该过程视情况重复多次，直到得到预期厚度的管道内层。

所述步骤S3中，管道中间层的制作方法可选自以下三种方法中的一种：第一种，将套有管道内层的3D打印模具放入编织机，在内层外表面实施编织工序；第二种，在直型模具上实施编织操作后，将编织物转移至套有管道内层的3D打印模具外表面并固定；第三种，在筒状织物编织机上编织好筒状织物后，转移至套有管道内层的3D打印模具外表面并固定。

所述中间层为涤纶层，采用菱形网格状编织工艺。

所述步骤S4中，管道外层的制作方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，镀膜液制备方法同内层镀膜液。

步骤二，外层制备，运用流延、喷涂等方法将铸膜液涂敷在依次套有内层和中间层的3D打印模具上，立即转移至烘箱中在30℃-100℃烘干1h-4h，得致密高分子聚合物管道外层。该过程视情况重复多次，直到得到预期厚度的管道外层。

通过控制烘干时间，可以控制内层或外层的聚氨酯膜的致密度。

外层制备好后，将管道从3D打印模具上取下，进行清洗，得到管道。

本发明还提供了一种上述瓣膜的制备方法，在其中一个实施例中，所述瓣膜的制备方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，将聚氨酯类高分子溶于溶剂中，制得浓度均一的铸膜液；镀膜液制备方法同内层镀膜液。

步骤二，制作圆锥形钛镍合金支架，所述圆锥形钛镍合金支架包括环形底座和连接在所述环形底座上构成圆锥侧面的若干金属条，所述金属条将圆锥侧面平均分成若干个扇形，所述金属条包括平行设置的相贴合的两股金属丝；所述扇形的内部沿平行与环形底座方向从上至下设置若干条波浪形金属丝；

步骤三，在圆锥形钛镍合金支架上附着预期厚度的聚氨酯类薄膜；

步骤四，将步骤S3所得金属支架沿两股金属丝之间切开，切至环形底座，即得瓣膜。

在其中一个实施例中，所述瓣膜的制备方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，将聚氨酯类高分子溶于溶剂中，制得浓度均一的铸膜液；镀膜液制备方法同内层镀膜液。

步骤二，制作与管道相匹配的瓣膜模型，根据瓣膜模型制备瓣膜外缘金属边框；

步骤三，向瓣膜金属边框内喷涂高分子溶液。

在其中一个实施例中，所述瓣膜的制备方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，将聚氨酯类高分子溶于溶剂中，制得浓度均一的铸膜液；

步骤二，将窦形血管内外翻转，将一片长方形聚四氟乙烯片材绕血管圆周方向贴合覆盖完整一周，形成一个圆柱；

步骤三，根据圆柱尺寸，制作一个等尺寸的圆柱形金属框架，将金属框架套在聚四氟乙烯圆柱上。

步骤四，在套有金属丝框架的聚四氟乙烯圆柱上进行喷涂成膜，喷涂区域为聚四氟乙烯片材覆盖的圆柱区域及向圆柱近心端一端延伸1cm的区域；

步骤五，当步骤四中的膜达到预期厚度后，移去聚四氟乙烯板，形成1个一侧开口的圆柱形兜，用医用缝合线将圆柱形兜沿血管轴向缝合固定，且平均分成3个面积大小相等的瓣兜。

在其中一个实施例中，将瓣膜固定连接到窦部的方法包括以下步骤：

步骤一，将瓣膜用生物胶固定在窦形血管内部合适部位；

步骤二，向瓣膜和管道结合区域处喷涂用于制备管道内层铸膜液，含有同种溶剂的铸膜液会将窦形血管内表面部分溶解后使瓣膜与内层基材融为一体。

有益效果：本发明中的应用于主动脉的人工血管的瓣膜、管道内层和外层采用聚氨酯类生物材料，生物相容性好，患者无需长期服用抗凝药物，也减少了血栓风险。

本发明的瓣膜内埋设有具有记忆功能的金属丝加固结构，改善了瓣膜的耐久性，有效解决了瓣膜退化，使用寿命不长的问题。

本发明的血管窦部为与人体健康状态相同的壶腹状，有利于防止瓣膜开放时与应用于主动脉的人工血管撞击，延长了瓣膜的使用寿命。

窦形血管和瓣膜表面为同种材质，连接紧密，能耐反复疲劳。

本发明的应用于主动脉的人工血管采用内层、中间层、外层的复合结构，内层和外层采用聚氨酯类生物材料，中间层为涤纶材料，涤纶具有加固作用，内层和外层可以起到支撑作用，使其具有可控形变能力，有利于提高材料耐疲劳性能，防止血管开裂，克服了编织型涤纶应用于主动脉的人工血管的窦部远期过度扩张和与自体组织粘连的问题。

内层和外层致密度不同，内层疏松，有助于内皮细胞攀附及定植。外层致密，有利于起到支撑作用。

本发明中的应用于主动脉的人工血管管道是根据患者血管特点制定的3D打印模型制作，与患者血管吻合程度高。

附图说明

图1为本发明的管道3D打印模具设计图；

图2为实施例1的瓣膜3D打印模具示意图；

图3为实施例2的瓣膜结构示意图；

图4为实施例3的瓣膜喷涂示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1金属丝边框，2金属丝，3瓣膜，4环形底座。

a第一缝合线，b第二缝合线，c第三缝合线，d聚四氟乙烯片材覆盖区域，e喷涂区域。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例提供了一种应用于主动脉的人工血管，所述应用于主动脉的人工血管的制备方法包括以下步骤：

S1，管道3D打印模具的制备。

对于可择期手术的慢性患者，将病变血管影像资料导入软件，经修复后获得拟建形态用于制模。若模型表面较粗糙，可以用Freeform软件进行平滑处理，最后导出3D打印用模型文件。把模型文件导入到打印机软件中用软质硅橡胶打印出中空的3D模型。3D模型见图1。

S2，管道的制备，包括以下步骤。

步骤一，铸膜液制备，将聚醚型聚氨酯与N，N二甲基甲酰胺溶剂混合，在80℃快速搅拌4h，制得浓度为30％w/w均一铸膜液。

步骤二，3D打印模型前处理，将3D打印模具清洗烘干，表面喷涂脱模剂后，在60℃烘干2h。

步骤三，内层制备，运用提拉法将步骤一所得铸膜液涂敷在3D打印模具上，立即转移至40℃注射用水中进行溶剂相分离，成型后转移至烘箱中在40℃烘干2h，得疏松多孔高分子聚合物内层，重复该步骤多次，使内层厚度达到设计厚度。

步骤四，编织线中间层制备，在与3D打印模具管径相同的筒状织物编织机上编织好筒状涤纶层，转移至3D打印模具外表面并固定。

步骤五，外层制备，运用提拉法将步骤一所得铸膜液涂敷在依次套有内层和中间层的3D打印模具上，立即转移至烘箱中在60℃烘干4h，得致密高分子聚合物外层，重复该步骤多次，使外层厚度达到设计厚度。

步骤六，清洗烘干，将步骤五所得管道半成品脱模，在注射用水中清洗48h后，转移至烘箱中在60℃烘干4h，得到管道。

S3，瓣膜3D打印模型和钛镍合金丝加固结构的制备，包括以下步骤。

步骤一，将病人瓣膜影像数据导入软件修复建模，运用3D建模技术建立与管道相匹配的瓣膜3D打印模型，模型结构见图2。模型上部圆环周长与对应应用于主动脉的人工血管内壁位置的周长相同。从图2中可以看出，本实施例中的瓣膜的3D打印模型含有三个瓣兜结构，瓣兜内部为镂空部分，三个瓣兜相互贴合。如图2所示，设瓣膜中心点为O点，三个瓣兜外侧六个端点分别为A₁、A₂、B₁、B₂、C₁和C₂。

则三个瓣兜采用如下方式布置：三个瓣兜分别包含位置相同但不相连的OA₁和OA₂、OB₁和OB₂，OC₁和OC₂。3D瓣膜模型中三个瓣兜所包含的OA₁、OB₁、OC₁三条边在同一平面上。

步骤二，瓣膜模型前处理，将模具清洗烘干，表面喷涂脱模剂后，在60℃烘干2h。

步骤三，制作出沿OA₁和OA₂、OB₁和OB₂，OC₁和OC₂设置的钛镍合金丝加固结构，并将钛镍合金丝加固结构固定在3D瓣膜模型的OA₁和OA₂、OB₁和OB₂，OC₁和OC₂边上。

S4，管道与瓣膜的组合，包括以下步骤。

步骤一，将固定有钛镍合金丝加固结构的瓣膜3D打印模型用生物胶固定在窦形血管内部合适部位后喷涂步骤S2制备的铸膜液，喷涂后含有同种溶剂的铸膜液会将窦形血管内表面部分溶解后使瓣膜与管道内层融为一体；

步骤二，将步骤一所得应用于主动脉的人工血管转移至烘箱中在60℃烘干4h，得致密瓣膜；S4中的步骤一和步骤二视情况重复多次，使瓣膜厚度达到设计厚度。

步骤三，将瓣膜模型脱模后，在纯化水中清洗72h后，放入烘箱中，在60℃烘干4h，即得应用于主动脉的人工血管。

实施例2

本实施例提供了一种应用于主动脉的人工血管，所述应用于主动脉的人工血管的制备方法包括以下步骤：

S1，管道3D打印模具的制备。

对于需立即手术的急性患者，可采用依据正常健康人群影像学大数据建模获得模具制备的带瓣应用于主动脉的人工血管。依据大数据中主动脉根部瓣膜、窦部、升主动脉典型参数，结合体表面积指数等，建立典型形态模型。把模型文件导入到打印机软件中用紫外光敏树脂打印出中空硬质3D打印模型。

S2，管道的制备，包括以下步骤。

步骤一，铸膜液制备，将聚二甲基硅氧烷改性聚碳酸酯聚氨酯与N，N二甲基乙酰胺溶剂混合，在80℃快速搅拌4h，制得浓度为15％w/w铸膜液。

步骤二，3D打印模型前处理，将3D打印模具清洗烘干，表面喷涂脱模剂后，在60℃烘干2h。

步骤三，内层制备，运用提拉法将步骤一所得铸膜液涂敷在3D打印模具上，立即转移至60℃注射用水中进行溶剂相分离，成型后转移至烘箱中在60℃烘干2h，得疏松多孔高分子聚合物内层。

步骤四，编织线中间层制备，将步骤三所得套有内层的3D打印模具放入编织机，在内层外实施编织工序。

步骤五，外层制备，运用提拉法将步骤一所得铸膜液涂敷在依次套有内层和中间层的3D打印模具上，立即转移至烘箱中在60℃烘干4h，得致密高分子聚合物外层。

步骤六，清洗烘干，将步骤五所得管道半成品脱模，在注射用水中清洗48h后，转移至烘箱中在60℃烘干4h，得到管道。

S3，瓣膜的制备，包括以下步骤：

步骤一：制作一个圆锥形钛镍合金金属支架，所述圆锥形钛镍合金支架包括环形底座4和连接在所述环形底座上构成圆锥侧面的4条金属条，所述金属条将圆锥侧面平均分成4个扇形，所述金属条包括平行设置的相贴合的两股金属丝；所述扇形的内部沿平行与环形底座4方向从上至下设置3条波浪形金属丝2；相邻波浪形金属丝2之间间距为3mm。

步骤二：将步骤一中的圆锥形钛镍合金金属支架浸入铸膜液中，铸膜液同本实施例步骤S2中制备的铸模液。采用提拉法在圆锥形钛镍合金金属支架表面涂覆一层铸膜液后，立即转移至80℃注射用水中进行溶剂相分离。成型后将所得圆锥形钛镍合金金属支架转移至烘箱中在50℃烘干3h，得疏松多孔高分子聚合物膜。重复以上步骤直至聚合物膜达到预期厚度(1±0.2)mm；

步骤三：将步骤二所得金属支架沿每条金属条的两股金属丝间切开，即得瓣膜。

S4，管道与瓣膜的组合，包括以下步骤。

将步骤S3所得瓣膜的底部金属圆环用医用缝合线固定在窦形血管合适位置，即得应用于主动脉的人工血管。

实施例3

本实施例提供了一种应用于主动脉的人工血管，所述应用于主动脉的人工血管的制备方法包括以下步骤：

S1，管道3D打印模具的制备。

对于可择期手术的慢性患者，将病变血管影像资料导入软件，经修复后获得拟建形态用于制模。若模型表面较粗糙，可以用Freeform软件进行平滑处理，最后导出3D打印用模型文件。把模型文件导入到打印机软件中用紫外光敏树脂打印出中空硬质3D模型。

S2，管道的制备，包括以下步骤。

步骤一，铸膜液制备，将聚碳酸酯聚氨酯与体积比为2:8的丙酮：四氢呋喃溶剂混合，在80℃快速搅拌4h，制得浓度为5％w/w的均一铸膜液。

步骤二，3D打印模型前处理，将3D打印模具清洗烘干，表面喷涂脱模剂后，在60℃烘干2h。

步骤三，内层制备，运用喷涂法将步骤一所得铸膜液涂敷在3D打印模具上，立即转移至60℃注射用水中进行溶剂相分离，成型后转移至烘箱中在60℃烘干4h，得疏松多孔高分子聚合物内层。

步骤四，编织线中间层制备，将步骤三所得的套有内层的3D打印模具放入编织机，在内层外表面实施编织工序。

步骤五，外层制备，运用提拉法将步骤一所得铸膜液涂敷在依次套有内层和中间层的3D打印模具上，立即转移至烘箱中在60℃烘干6h，得致密高分子聚合物外层。

步骤六，清洗烘干，将步骤五所得管道半成品脱模，在注射用水中清洗48h后，转移至烘箱中在60℃烘干4h，得到管道。

S3，瓣膜的制备与瓣膜与管道的结合，包括以下步骤：

步骤一，将管道内外翻转，将一片长方形聚四氟乙烯片材绕血管圆周方向贴合覆盖完整一周，形成一个圆柱，剪掉多余部分。

步骤二，制作一个与步骤一中圆柱等尺寸的钛合金金属丝框架，套在聚四氟乙烯圆柱外表面。

步骤三，在套有钛合金金属丝框架的聚四氟乙烯表面喷涂本实施例步骤S2中制备的铸模液。喷涂区域e为聚四氟乙烯片材覆盖的圆柱区域d及向圆柱靠近近心端一端延伸1cm的延伸区域，在延伸区域喷涂的铸膜液使圆柱部分和管道内层溶为一体，喷涂后转移至烘箱中在60℃烘干4h，重复以上步骤直至聚合物膜达到预期厚度(0.5±0.1)mm；喷涂区域示意图见图4。

步骤四，成膜后移去聚四氟乙烯板形成1个一侧开口的带钛合金框架的圆柱形兜，用医用缝合线将圆柱形兜沿血管轴向缝合固定，缝合线见图4中第一缝合线a、第二缝合线b、第三缝合线c，将圆柱形兜平均分成3个面积大小相等的瓣兜。

步骤五，在纯化水中清洗72h后，放入烘箱中在60℃烘干4h；

步骤六，将血管内外翻转即得应用于主动脉的人工血管。

对比例1

同实施例1，但未设置金属丝加固结构。

实验检测

对实施例1-3及对比例制备的应用于主动脉的人工血管按进行测试，采用国标评估流体力学及力学性能标准，模拟心脏频率70次/分，主动脉压力范围120/80mmHg，模拟液体流量2.5L/min，流体力学测试结果见表1，力学性能测试结果见表2。

表1应用于主动脉的人工血管流体力学测试结果

表2应用于主动脉的人工血管力学性能测试结果

通过流体力学对比测试发现，实施例1-3相较于对比例1，瓣膜压差相当，但有效瓣口面积及回流比有所提高；力学性能测试中，实施例1-3在瓣膜血管结合力、耐久性、热皱缩温度及扩张短缩率方面均有提高。从数据可以看出，通过特殊的结构设计，辅以特殊设计的瓣膜，使得本发明人造血管在有效瓣口面积及回流比两方面均有提高。而瓣膜的耐久度则远高于现有人造血管。

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 (13)

1.一种应用于主动脉的人工血管，其特征在于，包括管道和瓣膜，所述管道包括依次连接的远心端管道、壶腹状窦部和近心端管道，所述窦部内设置有不少于2瓣的聚氨酯类高分子瓣膜，所述瓣膜内埋设有金属丝加固结构。

2.根据权利要求1所述的应用于主动脉的人工血管，其特征在于，所述金属丝加固结构包括埋设在瓣膜边缘的金属丝边框。

3.根据权利要求2所述的应用于主动脉的人工血管，其特征在于，所述金属丝加固结构还包括埋设在瓣膜面上的若干金属丝。

4.根据权利要求3所述的应用于主动脉的人工血管，其特征在于，所述金属丝为正弦波浪形状，沿瓣膜宽度方向均匀埋设在瓣膜面内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的应用于主动脉的人工血管，其特征在于，所述金属丝为钛或钛镍合金丝。

6.根据权利要求1-4任一项所述的应用于主动脉的人工血管，其特征在于，所述管道为三层复合结构，中间层为涤纶，内层和外层为聚氨酯类高分子材料。

7.根据权利要求6所述的应用于主动脉的人工血管，其特征在于，所述聚氨酯类高分子材料为聚碳酸脂型聚氨酯、聚有机硅氧烷改性聚碳酸脂型聚氨酯和氟化物改性聚碳酸脂型聚氨酯中的一种，且内层与瓣膜采用同种聚氨酯材料。

8.根据权利要求1-4任一项所述的应用于主动脉的人工血管，其特征在于，所述内层疏松多孔，外层致密。

9.权利要求1至8任一项所述的应用于主动脉的人工血管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，管道3D模具的制作，将病人影像数据导入软件修复建模或基于正常健康人群影像学大数据建模，打印出管道3D模具；

S2，管道内层的制作，在所述3D模具表面附着高分子膜，制成管道内层；

S3，管道中间层的制作，编织中间层，并将中间层固定在3D模具上内层外表面；

S4，管道外层的制作，在步骤S3的3D模具上附着高分子膜，制成管道外层；将套在3D模具上的管道取下，得到管道；

S5，内埋设有金属丝加固结构的瓣膜的制作；

S6，将瓣膜固定在窦部，制成应用于主动脉的人工血管。

10.根据权利要求9所述的应用于主动脉的人工血管制备方法，其特征在于，所述瓣膜的制备方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，将聚氨酯类高分子材料溶于溶剂中，制得浓度均一的铸膜液；

步骤二，制作圆锥形钛镍合金支架，所述圆锥形钛镍合金支架包括环形底座和连接在所述环形底座上构成圆锥侧面的若干金属条，所述金属条将圆锥侧面平均分成若干个扇形，所述金属条包括平行设置的相贴合的两股金属丝；所述扇形的内部沿平行与环形底座方向从上至下设置若干条波浪形金属丝；

步骤三，在圆锥形钛镍合金支架上附着预期厚度的聚氨酯类薄膜；

步骤四，将步骤三所得金属支架沿两股金属丝之间切开，切至环形底座，即得瓣膜。

11.根据权利要求9所述的应用于主动脉的人工血管的制备方法，其特征在于，所述瓣膜的制备方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，将聚氨酯类高分子材料溶于溶剂中，制得浓度均一的铸膜液；

步骤二，制作与管道相匹配的瓣膜3D打印模具，根据瓣膜3D打印模具制备瓣膜外缘金属边框；

步骤三，通过瓣膜3D打印模具制备出带金属边框的瓣膜。

12.根据权利要求9所述的应用于主动脉的人工血管的制备方法，其特征在于，所述瓣膜的制备方法包括以下步骤：

步骤一，铸膜液制备，将聚氨酯类高分子材料溶于溶剂中，制得浓度均一的铸膜液；

步骤二，将管道内外翻转，将一片长方形聚四氟乙烯片材绕窦部圆周方向贴合覆盖一周，形成一个圆柱；

步骤三，根据圆柱尺寸，制作一个等尺寸的圆柱形金属框架，将金属框架套在聚四氟乙烯圆柱上；

步骤四，在套有金属丝框架的聚四氟乙烯圆柱上喷涂铸模液成膜，喷涂区域为聚四氟乙烯片材覆盖的圆柱区域及向圆柱近心端一端延伸1cm的区域；

步骤五，当步骤四中的膜达到预期厚度后，移去聚四氟乙烯板，形成1个一侧开口的带金属丝框架的圆柱形兜，用医用缝合线将圆柱形兜沿血管轴向缝合固定，且平均分成3个面积大小相等的瓣兜。

13.根据权利要求9所述的应用于主动脉的人工血管的制备方法，其特征在于，所述将瓣膜固定连接到窦部的方法包括以下步骤：

步骤一，将瓣膜用生物胶固定在窦形血管内部合适部位；

步骤二，向瓣膜和管道结合区域处喷涂用于制备管道内层的铸膜液，含有同种溶剂的铸膜液会将窦形血管内表面部分溶解后使瓣膜与内层基材融为一体。

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