[实用新型]一种碳/碳复合材料人工肋骨

说明书

本实用新型公开了一种碳/碳复合材料人工肋骨，为弧形条状，具有三层结构，中间层为碳/碳复合材料基层，上表层为高孔隙率碳层，下表层为热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅混合涂层，该人工肋骨具有质量轻、具有比强度高、组织相容性好等优点，使用方便等。

技术领域

本实用新型涉及一种人工肋骨，特别涉及一种碳材料人工肋骨，具体涉及一种碳/碳复合材料人工肋骨，属于生物医用材料领域。

背景技术

人的肋骨与胸骨、胸椎共同形成骨性胸壁结构，由于胸壁肿瘤、感染或严重外伤等原因需手术切除多根肋骨，导致大面积骨性胸壁缺如，通常需进行骨性胸壁重建，以维持胸廓的完整性、稳定性和对纵膈脏器的保护。

胸壁重建近些年开始得到关注，传统的手段如自体组织移植，其取材有限，一般仅能实现覆盖、力学性能不理想，现有的人工材料如骨水泥、聚四氟乙烯补片、甲基丙烯酸树脂、金属板(钛合金、形状记忆合金、不锈钢刚等)、有机玻璃板和钢丝网等材料也存在强度不足或强度过大的力学相容性的问题。如中国实用新型专利(申请号为CN201320389626.7)公开了一种人工肋骨，其主要是由高分子材料聚醚醚酮等材料构成，主体呈现扁圆弧状，包括外侧与人体皮肤或软组织相贴合的外表面，以及内侧与人体胸腔相接触的腔面，该人工肋骨形状与强度和人的肋骨相近，但是其与人体生物相容性差。另外中国实用新型专利(申请号CN201520015352.4)公开了一种人工肋骨，其为弧形条状，两段均设有若干肋骨抱爪，每组肋骨抱爪为两个，分别对称设置在人工肋骨两侧。肋骨上均匀分布有若干个缝合孔，人工肋骨两侧面上设有若干个波浪形的定位槽，该人工肋骨能够很好地实现与胸壁组织定位、固定，但是其采用合金材料，与人体组织生物相容性较差，仿生性显著不足，且医学成像有伪影，不利于后续治疗。

实用新型内容

为了解决现有人工肋骨存在的不足，本实用新型的目的是在于提供一种由碳/碳复合材料构成的质量轻、具有比强度高、组织相容性好、CT成像无伪影、使用方便的人工肋骨。

为了实现上述技术目的，本实用新型提供了一种碳/碳复合材料人工肋骨，为弧形条状，具有三层结构，中间层为碳/碳复合材料基层，上表层为高孔隙率碳层，下表层为热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅混合涂层。

优选的方案，所述碳/碳复合材料基层的碳纤维含量为30％～90％。

优选的方案，所述高孔隙率碳层的孔隙率为20％～60％。

优选的方案，所述热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅混合涂层的厚度为10～500μm。

优选的方案，所述碳/碳复合材料人工肋骨上设有若干缝合孔。

较优选的方案，所述碳/碳复合材料人工肋骨的总体积密度为1.2～2.0g/cm³。

本实用新型提供的人工肋骨的上表层高孔隙率碳层为靠近人体皮肤设置的表层，下表层热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅混合涂层为靠近胸腔内脏设置的表层。

本实用新型中碳/碳复合材料人工肋骨可以借助现有的碳/碳复合材料的制备工艺，例如：通过设计碳纤维预制体结构，保证中间层的碳纤维含量，结合复合基体碳工艺控制上表层的孔隙度，下表层通过化学气相沉积热解碳或碳化硅涂层，外形尺寸采用机加工而成。具体制备方法为，将碳纤维布和碳纤维网胎交叉叠加逐层针刺成2.5维碳纤维预制体，然后进行化学气相沉积热解碳基体和高温处理得到含有基层和多孔层的块状碳/碳复合材料坯料，然后将块体的碳/碳复合材料坯料加工成肋骨形状和开缝合孔，最后在胸骨骨架的基层侧制备热解碳涂层得到人工肋骨。

相对现有技术，本实用新型带来的有益效果：

1)本实用新型提出的人工肋骨由碳/碳复合材料构成，碳/碳复合材料具有生物相容性良好、质轻、力学性能与人体骨相近、抗疲劳性好、可设计性强、医学成无伪影等特点。