一种气管支架

技术领域

本发明属于医疗器械领域，涉及气管、支气管疾病介入器械，特别是涉及一种非均匀泊松比、适形、防移位的新型气管支架。

背景技术

气管狭窄是多种病因导致的气道管腔变窄，从而造成患者气管气流通过量减少、呼吸功能受限的一种病理状态。在良性和恶性疾病中，气管、支气管支架被用来缓解大气道阻塞。气管支架置入能够通过扩大狭窄管腔，增大气流通过量的方式来改善患者临床症状。但是气管支架的植入也伴随着许多并发症，其中包括移位、粘液堵塞和肉芽组织形成等。

气道的解剖结构是个后壁略扁平的马蹄状管道。它由后膜(平滑肌组成)，连接两个C形软骨的韧带部分与呈“C”形的软骨环构成。连续的C形软骨环角度约为120°，提供气管的机械稳定性并防止其塌陷。气管后膜可以对呼吸压力做出反应，调节管腔直径。在咳嗽或者用力呼吸时，需要通过后膜向内鼓起，允许更高的流速，而软骨部分基本保持不变。由于气管截面呈现马蹄状，横径与纵径比满足“横径：纵径＝1.3:1”，而普通的气管支架为圆柱形气管支架，其植入气管后会导致气管生理运动受阻，同时气管后膜由于支架挤压所受应力过高将导致肉芽增生，进而还会引发气管内的粘液堵塞。其次在用力呼吸或颈部活动期间，健康的气管长度成人可拉伸20％，新生儿可拉伸46％。气管支架和气管之间的尺寸不匹配会导致支架植入后有移位的可能，影响治疗效果。

综上所述，目前亟待提出一种适应气管结构以及适应气管生理活动的新型气管支架，以解决由于气管支架与气管的形状、尺寸不匹配所导致的气管内肉芽增生、粘液堵塞问题以及气管正常生理活动导致气管支架移位的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型气管支架，其能够适应气管结构以及气管生理活动，以解决上述现有气管支架由于与气管的形状、尺寸不匹配，从而导致气管内肉芽增生、粘液堵塞以及气管生理活动导致气管支架移位的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种气管支架，用于置入气管内，其特征在于，包括长圆弧结构和短圆弧结构，所述长圆弧结构的圆弧两端分别与所述短圆弧结构的圆弧两端连接，围合形成具有马蹄形横截面、且外周轮廓与气管内轮廓适配的空心管架；其中：

所述长圆弧结构包括沿所述空心管架的轴向间隔布置的多个波形支撑环，任意相邻两个所述波形支撑环为一组，一部分组中的相邻两所述波形支撑环之间通过直线连杆连接，形成正泊松比结构单元，另一部分组中的相邻两所述波形支撑环之间通过弧形连杆连接，形成负泊松比结构单元，在气管正常生理活动下，所述负泊松比结构单元和所述正泊松比结构单元的径向变化方向相反，所述负泊松比结构单元能够在气管正常生理活动下，沿所述空心管架的径向向外凸出，以对应气管的软骨结构，防止气管支架相对气管移位，所述正泊松比结构单元对应气管中连接软骨的韧带结构，所述正泊松比结构单元能够在气管拉伸过程中沿所述空心管架的径向收缩，避免韧带结构处生成肉芽；

所述短圆弧结构的曲率小于所述长圆弧结构的曲率，所述短圆弧结构包括沿所述空心管架的轴向间隔布置的多个所述波形支撑环，且任意相邻两所述波形支撑环之间形成所述正泊松比结构单元，所述短圆弧结构对应气管后膜，能够在气管拉伸过程中，沿所述空心管架的径向向内凹陷，以避免阻碍气管拉伸时气管后膜向内凹陷。

可选的，所述长圆弧结构为2/3圆弧，其在所述马蹄形横截面中对应的圆心角为240°；所述短圆弧结构为1/3圆弧，其在所述马蹄形横截面中对应的圆心角为120°。

可选的，不受外力作用下，所述长圆弧结构的直径为所述马蹄形横截面的横径d，所述马蹄形横截面的横径d:纵径h为1.3:1。

可选的，所述波形支撑环包括多个沿其环向布置的S形连接筋，且多个所述S形连接筋依次首尾平滑连接。

可选的，任意一所述S形连接筋均包括沿所述波形支撑环的环向依次布置的第一直线段、第一半圆形圆弧段、第二直线段和第二半圆形圆弧段，所述第一直线段、所述第一半圆形圆弧段、所述第二直线段和所述第二半圆形圆弧段依次首尾平滑连接，其中，所述第一直线段和所述第二直线段平行且两端对齐，所述第一半圆形圆弧段和所述第二半圆形圆弧段的半径相同。

可选的，所述长圆弧结构中：

任意相邻两所述波形支撑环对称布置；

所述正泊松比结构单元中，相邻两所述波形支撑环的所述S形连接筋一一对应，任意相对应的两所述S形连接筋的两所述第一半圆形圆弧段之间或两所述第二半圆形圆弧段之间，均连接有所述直线连杆；

所述负泊松比结构单元中，相邻两所述波形支撑环的所述S形连接筋一一对应，任意相对应的两所述S形连接筋的两所述第一直线段之间或两所述第二直线段之间，均连接有所述弧形连杆；全部所述弧形连杆的凸出方向一致；

任意一所述直线连杆、所述第一直线段和所述第二直线段均平行于所述长圆弧结构的轴向。

可选的，所述长圆弧结构中，分别位于其轴向两端的两组所述波形支撑环中，相邻两所述波形支撑环之间通过所述直线连杆连接，形成所述正泊松比结构单元；其余组所述波形支撑环中，相邻两所述波形支撑环之间通过所述弧形连杆连接，形成所述负泊松比结构单元。

可选的，所述短圆弧结构中，任意相邻两所述波形支撑环对称布置，且任意相邻两所述波形支撑环的所述S形连接筋一一对应，所述短圆弧结构中所述正泊松比结构单元的形成方式为以下两种方式之一：

(一)任意相对应的两所述S形连接筋的两所述第一半圆形圆弧段之间或两所述第二半圆形圆弧段之间，均通过所述直线连杆连接，以形成所述正泊松比结构单元；其中，任意一所述波形支撑环的两端均与所述长圆弧结构的圆弧两端相连，任意一所述直线连杆、所述第一直线段和所述第二直线段均平行于所述短圆弧结构的轴向；

(二)任意相邻两所述波形支撑环间隔但不连接，任意一所述波形支撑环的两端均与所述长圆弧结构的圆弧两端相连，任意一所述第一直线段和所述第二直线段均平行于所述短圆弧结构的轴向。

可选的，所述长圆弧结构为一体成型结构；所述短圆弧结构为一体成型结构；所述长圆弧结构和/或所述短圆弧结构的材质为金属可降解材料、非金属可降解材料、不锈钢和镍钛记忆合金中的一种。

可选的，所述短圆弧结构中，任意一所述波形支撑环的两端均通过连接杆与所述长圆弧结构的圆弧两端相连；所述连接杆平行于所述短圆弧结构及所述长圆弧结构的轴向。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提出的气管支架，设计为具有马蹄形横截面、且外周轮廓与气管内轮廓适配的空心管架结构，其中，对应软骨与韧带结构的长圆弧结构可以在气管软骨处提供足够支撑力，在气管正常生理活动下，长圆弧结构中负泊松比结构单元径向扩张，可与气管C形软骨过盈配合，有利于支架与气管内壁的贴合，减少支架在气管内的移位现象，同时，长圆弧结构中正泊松比结构单元对应连接两C形软骨的韧带部分，在气管拉伸过程中，正泊松比结构单元径向收缩，可避免韧带部分所受应力过高，导致肉芽增生，进一步造成粘液堵塞现象。在随着气管运动过程中，与气管后膜对应的短圆弧结构能够向内凹陷，符合气管在运动过程中后膜向内凹陷的生理情况，能够避免支架在气管运动中对后膜有阻碍作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例所公开的气管支架中长圆弧结构的平面展开示意图；

图2为本发明实施例所公开的长圆弧结构中负泊松比结构单元的平面展开示意图；

图3为本发明实施例所公开的长圆弧结构中正泊松比结构单元的平面展开示意图；

图4为本发明实施例所公开的气管支架中波形支撑环的结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的气管支架的轴测图；

图6为本发明实施例所公开的气管支架的横截面示意图；

图7为本发明实施例所公开的气管支架的横截面结构原理图；

图8为本发明实施例所公开的气管支架中长圆弧结构的轴测图；

图9为本发明实施例所公开的气管支架中短圆弧结构的一种可行结构的示意图；

图10为图9所示短圆弧结构与长圆弧结构连接形成的气管支架示意图；

图11为本发明实施例所公开的气管支架中短圆弧结构的另一种可行结构的示意图；

图12为图11所示短圆弧结构与长圆弧结构连接形成的气管支架示意图；

图13为本发明实施例所公开的气管支架中短圆弧结构处于内凹状态的轴测图；

图14为图13所示气管支架的横截面示意图。

其中，附图标记为：

100、气管支架；

1、长圆弧结构；

2、短圆弧结构；

3、波形支撑环；31、S形连接筋；311、第一直线段；312、第一半圆形圆弧段；313、第二直线段；314、第二半圆形圆弧段；315、1/4圆弧；

4、直线连杆；

5、正泊松比结构单元；51、直线连杆连接点；

6、弧形连杆；

7、负泊松比结构单元；71、弧形连杆连接点；

8、连接杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的目的之一是提供一种新型气管支架，其能够适应气管结构以及气管生理活动，以解决现有气管支架由于与气管的形状、尺寸不匹配，从而导致气管内肉芽增生、粘液堵塞以及气管生理活动导致气管支架移位的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～图14所示，本实施例提供一种气管支架100，用于置入气管内，其包括长圆弧结构1和短圆弧结构2，长圆弧结构1的圆弧两端分别与短圆弧结构2的圆弧两端连接，以围合形成具有马蹄形横截面、且外周轮廓与气管内轮廓适配的空心管架；其中：

长圆弧结构1包括沿空心管架的轴向间隔布置的多个波形支撑环3，任意相邻两个波形支撑环3为一组，一部分组中的相邻两波形支撑环3之间通过直线连杆4连接，形成正泊松比结构单元5，另一部分组中的相邻两波形支撑环3之间通过弧形连杆6连接，形成负泊松比结构单元7，在气管正常生理活动下，长圆弧结构1中的负泊松比结构单元7和正泊松比结构单元5的径向变化方向相反，大多数体现为负泊松比结构单元7径向扩张、而正泊松比结构单元5径向收缩，在利用负泊松比结构单元7的负泊松比效应适应气管的正常生理活动时，负泊松比结构单元7处支架径向扩张，负泊松比结构单元7能够沿空心管架的径向向外凸出，以对应气管的软骨结构，气管的软骨结构一般为环状C形，外凸的负泊松比结构单元7正好能够与C形软骨结构的凹面凹凸配合，且一般为过盈配合，可起到固定气管支架100的作用，避免气管支架100由于气流或气管生理运动导致的移位现象。正泊松比结构单元5对应气管中连接软骨的韧带结构，长圆弧结构1中的正泊松比结构单元5能够在气管拉伸过程中(气管拉伸属于气管正常生理活动的一种)沿空心管架的径向收缩，避免了韧带所受压力过大导致肉芽增生。作为优选方案，长圆弧结构1中正泊松比结构单元5和负泊松比结构单元7在平面内周期性交替扩展，不同泊松比结构单元可实现支架的泊松比改变。

短圆弧结构2的曲率小于长圆弧结构1的曲率，短圆弧结构2包括沿空心管架的轴向间隔布置的多个波形支撑环3，且任意相邻两波形支撑环3之间形成正泊松比结构单元5，短圆弧结构2主要用于对应气管后膜，在随着气管正常生理运动过程中，尤其是在气管拉伸过程中，短圆弧结构2能够沿空心管架的径向向内凹陷，符合气管在运动过程中后膜向内凹陷的生理情况，避免气管支架在气管正常生理运动中对后膜有阻碍作用。

泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。本技术方案中的负泊松比结构单元7，顾名思义，其泊松比为负值，相应的，正泊松比结构单元5的泊松比为正值。由于正、负泊松比效应的不同，气管支架在轴向拉伸过程中，径向直径变化不同，长圆弧结构1中，正泊松比结构单元5所连接的波形支撑环3的径向直径减小，负泊松比结构单元7所连接的波形支撑环3的径向直径增大，且负泊松比结构单元7所在处的支架表面出现了环状凸起结构，该环状凸起结构对应气管结构的软骨部分，且负泊松比结构单元7的轴向长度(沿气管支架的轴向的跨度)对应气管的软骨尺寸，从而使得气管的软骨处部分与气管支架100充分接触，保持对气管的有效支撑；同时正泊松比结构单元5所连接的波形支撑环3的径向直径减小，避免了韧带所受压力过大导致的肉芽增生。实际应用中，可以根据患者气管中软骨与韧带的相应尺寸，调整气管支架100的长圆弧结构1中的正泊松比结构单元5尺寸与负泊松比结构单元7尺寸，以达到理想的适配效果。

本实施例中，优选长圆弧结构1为2/3圆弧，属于优弧(即大于半圆的弧)，其在马蹄形横截面中对应的圆心角为240°；相应的，短圆弧结构2优选为1/3圆弧，属于劣弧，其在马蹄形横截面中对应的圆心角α为120°。上述长圆弧结构1和短圆弧结构2在马蹄形横截面中对应的圆心角，位于同一中心点，该中心点为马蹄形横截面中横径d和纵径h的垂直交点。如图6和图7所示，马蹄形横截面为左右对称结构，在不受任何外力作用下，长圆弧结构1的直径为马蹄形横截面的横径d，马蹄形横截面的纵径h为长圆弧结构1的中点与短圆弧结构2的中点之间的距离。作为优选方案，马蹄形横截面的横径d:纵径h为1.3:1。横径d可参考临床测量患者真实气管横径，一般根据横径d、纵径h比例关系可得到纵径h的值。

本实施例中，波形支撑环3包括多个沿其环向布置的S形连接筋31，且多个S形连接筋31依次首尾平滑连接。作为优选方案，任意一S形连接筋31均包括沿波形支撑环3的环向依次布置的第一直线段311、第一半圆形圆弧段312、第二直线段313和第二半圆形圆弧段314，第一直线段311、第一半圆形圆弧段312、第二直线段313和第二半圆形圆弧段314依次首尾平滑连接，其中，第一直线段311和第二直线段313平行且两端对齐，第一半圆形圆弧段312和第二半圆形圆弧段314的半径相同。为了方便波形支撑环3的两端与其他波形支撑环3的两端连接，优选在波形支撑环3中包含整数个S形连接筋31的基础上，还在波形支撑环3的两端分别延伸设置S形连接筋31的局部结构，比如在波形支撑环3的端部的S形连接筋31的第一直线段311上，再延伸设置1/4圆弧315，该1/4圆弧315半径与第二半圆形圆弧段314的半径相同。波形支撑环3的两端可以为对称结构，也可以为非对称结构，具体根据情况而设定，如图1所示，波形支撑环3两端延伸的部分正好可以组成一个完整的S形连接筋31。

本实施例中，长圆弧结构1和短圆弧结构2的轴向长度相同或基本相同，长圆弧结构1和短圆弧结构2中的波形支撑环3均沿轴向间隔均匀布置，直线连杆4和弧形连杆6还起到将各波形支撑环3轴向连接的作用。

本实施例中，如图2～图4所示，长圆弧结构1中任意相邻两波形支撑环3在长圆弧结构1的轴向上对称布置。长圆弧结构1的正泊松比结构单元5中，相邻两波形支撑环3的S形连接筋31一一对应，任意相对应的两S形连接筋31的两第一半圆形圆弧段312之间或两第二半圆形圆弧段314之间，均连接有直线连杆4，从而使得正泊松比结构单元5中任意相邻两波形支撑环3之间，在其环向上间隔连接有多个直线连杆4，直线连杆4与第一半圆形圆弧段312或第二半圆形圆弧段314的连接点，即直线连杆连接点51优选位于第一半圆形圆弧段312或第二半圆形圆弧段314的中点位置。相应的，长圆弧结构1的负泊松比结构单元7中，相邻两波形支撑环3的S形连接筋31一一对应，任意相对应的两S形连接筋31的两第一直线段311之间或两第二直线段313之间，均连接有弧形连杆6，从而使得负泊松比结构单元7中任意相邻两波形支撑环3之间，在其环向上间隔连接有多个弧形连杆6，弧形连杆6包括直线段和位于直线段两端的弧形段，弧形连杆6两端的圆弧段与第一直线段311或第二直线段313的连接点，即弧形连杆连接点71优选位于第一直线段311或第二直线段313的中点位置。如图1所示，优选长圆弧结构1中全部弧形连杆6的凸出方向一致。长圆弧结构1中，优选任意一直线连杆4、任意一弧形连杆6的直线段、任意一第一直线段311和任意一第二直线段313均平行于长圆弧结构1的轴向。长圆弧结构1的轴向即为气管支架100的轴向。

本实施例中，长圆弧结构1中正泊松比结构单元5和负泊松比结构单元7一般采用在长圆弧结构1轴向上交替混合分布的形式，比如在长圆弧结构1轴向上，正泊松比结构单元5和负泊松比结构单元7采用逐个间隔交替的方式(即一组正泊松比结构单元5、一组负泊松比结构单元7、一组正泊松比结构单元5、一组负泊松比结构单元7......以此类推)、每间隔两个交替布置的方式(即两组正泊松比结构单元5、两组负泊松比结构单元7、两组正泊松比结构单元5、两组负泊松比结构单元7......以此类推)以及其他非均匀数量的间隔排布方式(比如两端分别为一组正泊松比结构单元5、中间连续设置多组负泊松比结构单元7)等，具体可根据患者气管中软骨以及韧带的布置形式而调整设置。以图1和图8所示结构为例，长圆弧结构1整体由六个波形支撑环3轴向间隔布置形成，其中，分别位于长圆弧结构1轴向两端的两组波形支撑环3中，相邻两波形支撑环3之间通过直线连杆4连接，形成正泊松比结构单元5，其余组波形支撑环3中，即位于中间的四组波形支撑环3中，相邻两波形支撑环3之间通过弧形连杆6连接，形成负泊松比结构单元7。其中，长圆弧结构1沿其轴向设置六个波形支撑环3，可保证足够覆盖对应软骨与两软骨韧带区域；正泊松比结构单元5和负泊松比结构单元7均优选沿着环向排列10个以上(该数量与相邻两波形支撑环3之间弧形连杆6或直线连杆4的设置数量相同)，比如排列12个，可保证气管支架100对软骨部分提供足够的力学支撑。长圆弧结构1的结构整体尺寸可通过设计负泊松比结构单元7与正泊松比结构单元5的长度、高度以及周期排列的数量进行调整，负泊松比结构单元7和正泊松比结构单元5中波形支撑环3的设置数量、波形支撑环3中S形连接筋31的设置数量以及每个S形连接筋31的尺寸等均可以根据不同患者的气管尺寸以及治疗需求进行不同的参数调整和搭配，以适应不同的应用需求。

本实施例中，短圆弧结构2中，任意相邻两波形支撑环3对称布置，且任意相邻两波形支撑环3的S形连接筋31一一对应，短圆弧结构2中正泊松比结构单元5的形成方式为以下两种方式之一：

(一)任意相对应的两S形连接筋31的两第一半圆形圆弧段312之间或两第二半圆形圆弧段314之间，均通过直线连杆4连接，以形成正泊松比结构单元5，此处正泊松比结构单元5的结构形式与上述长圆弧结构1中的正泊松比结构单元5相同，具体不再赘述；该短圆弧结构2中任意一波形支撑环3的两端均与长圆弧结构1的圆弧两端相连，任意一直线连杆4、第一直线段311和第二直线段313均平行于短圆弧结构2的轴向，短圆弧结构2的轴向即为气管支架100的轴向。此形式一般适用于波形支撑环3设置三个以上的短圆弧结构2。如图9所示，即为六个波形支撑环3通过直线连杆4连接形成的短圆弧结构2，波形支撑环3的结构整体尺寸可通过设计波形支撑环3的周期排列的数量进行调整。

(二)任意相邻两波形支撑环3间隔但不连接，任意一波形支撑环3的两端均与长圆弧结构1的圆弧两端相连，任意一第一直线段311和第二直线段313均平行于短圆弧结构2的轴向。此形式一般适用于波形支撑环3设置较少的短圆弧结构2，比如仅设置有两个波形支撑环3的短圆弧结构2。

上述可知，短圆弧结构2可根据需要设计成不同数量的波形支撑环3与长圆弧结构1相连接，波形支撑环3也可以设计成不同波形形状与长圆弧结构1相连接，以适应不同的临床应用需求。

本实施例中，优选长圆弧结构1为一体成型结构，即长圆弧结构1中波形支撑环3、直线连杆4和弧形连杆6一体成型；相应的，当短圆弧结构2为上述形式(一)时也优选为一体成型结构。上述长圆弧结构1和短圆弧结构2的材质可为金属可降解材料、非金属可降解材料、不锈钢和镍钛记忆合金中的一种。其中，金属可降解材料一般选用可降解医用金属材料，主要包括镁及其合金，锌及其合金等；非金属可降解材料一般选用可降解医用高分子材料，主要包括聚羟基乙酸(PGA)，聚乳酸(PLA)等；不锈钢一般选用316L不锈钢。

本实施例中，短圆弧结构2中，任意一波形支撑环3的两端均通过连接杆8与长圆弧结构1的圆弧两端相连；连接杆8平行于短圆弧结构2及长圆弧结构1的轴向。上述连接杆8一般设置于短圆弧结构2和长圆弧结构1中的一者上，比如在短圆弧结构2的弧形两端均设置连接杆8，长圆弧结构1的弧形两端不设置连接杆8，短圆弧结构2上的连接杆8可为与短圆弧结构2轴向长度适配的整根连接杆，也可为多根长度较短的连接杆8在短圆弧结构2的弧形端部间隔布置，连接杆8优选与短圆弧结构2的波形支撑环3一体成型，长圆弧结构1的弧形两端直接与短圆弧结构2的弧形两端的连接杆8相连即可。反之，也可仅在长圆弧结构1的弧形两端设置连接杆8，而短圆弧结构2的弧形两端不设置连接杆8，连接杆8可为与长圆弧结构1轴向长度适配的整根连接杆，也可为多根长度较短的连接杆8在长圆弧结构1的弧形端部间隔布置，连接杆8优选与长圆弧结构1的波形支撑环3一体成型，短圆弧结构2的弧形两端直接与长圆弧结构1的弧形两端的连接杆8相连即可。实际操作中，也可以短圆弧结构2的一端设置连接杆8、另一端不设置连接杆8，同样的，长圆弧结构1的一端设置连接杆8、另一端不设置连接杆8，长圆弧结构1的不设置连接杆8的一端与短圆弧结构2上的连接杆8相连，短圆弧结构2的不设置连接杆8的一端与长圆弧结构1上的连接杆8相连。

本技术方案提出的气管支架100，采用仿生结构设计，整体为具有马蹄形横截面、且外周轮廓与气管内轮廓适配的空心管架结构，包括对应软骨与韧带结构的小曲率半径的长圆弧结构1和对应气管后膜的大曲率半径的短圆弧结构2，其中长圆弧结构1由于同时具有正泊松比结构单元5和负泊松比结构单元7，形成了非均匀泊松比结构，可保障气管支架100具有一定支撑性，较为平缓的对应气管后膜的短圆弧结构2仅具有正泊松比结构单元5，有利于维持生理性的呼吸道收缩，提供了更大的灵活性，可促进呼吸道分泌物的清除，减少粘液堵塞。上述气管支架100整体既具有正泊松比结构单元5又具备负泊松比结构单元7，形成了一种非均匀泊松比结构，同时具有防移位、适形于气管结构、适应气管生理运动的特点，灵活性好，可解决目前气管支架在气管正常生理活动下导致的气管内肉芽增生、粘液堵塞及移位等问题。

实际应用中，长圆弧结构1和短圆弧结构2中的波形支撑环3可根据需要进行数量的调整，以达到可以动态适应患者气道形状的目的。下面以气管支架100的轴向长度为30mm～60mm，马蹄形横截面的横径与纵径为15mm～20mm，气管支架的轴向两端口截面平齐，第一直线段311和第二直线段313长度均为1mm，第一半圆形圆弧段312和第二半圆形圆弧段314半径为1mm，弧形连杆6的直线段长度为1mm、弧形段半径为0.5mm，直线连杆4长度为0.5mm为例，对本实施例上述气管支架100的工作原理及使用效果作具体说明。

本技术方案从气管的结构及生理运动角度出发，针对现存气管支架植入后的肉芽增生及移位问题，提出了设计整体结构为适应气管的马蹄形结构，其包括对应软骨与韧带结构的长圆弧结构1与对应气管后膜的短圆弧结构2。长圆弧结构1是利用正、负泊松比结构单元混合结构设计，负泊松比结构单元7对应气管的软骨结构，正泊松比结构单元5对应气管的韧带结构，由于气管中软骨和韧带占气管整圆周的2/3，故所设计的长圆弧结构1的圆心角占整圆的240°，气管整圆周的剩下1/3对应圆心角α＝120°的短圆弧结构2。由于生理上的气管横径与纵径比约为1.3:1，所设计的长圆弧结构1和短圆弧结构2围合形成的空心管架的横截面的横径与纵径比符合生理数据。同时利用正、负泊松比混合结构设计支架，使其伴随气管在生理活动下负泊松比结构单元7直径增大，使支架表面形成环状凸起，凸起部分结构对应气管的C形软骨，从而有效增加软骨处局部应力，改善移位现象，正泊松比结构单元5对应气管连接两C形软骨的韧带部分，在拉伸过程中呈现直径减小，可以减小韧带部分所受局部应力，进而可以减少应力过高导致气管内肉芽生成的可能性。短圆弧结构2仅包括正泊松比结构单元5，且由于曲率小、弧形较为平缓，使得支架植入后不影响气管平滑肌可以对呼吸压力做出反应，减少平滑肌所受应力，减少肉芽增生，从而减少气管内的粘液堵塞。所设计的气管支架100在短圆弧结构2部分可以根据支撑性需要进行波形支撑环3数量的动态调整。且在随着气管运动过程中，短圆弧结构2会向内凹陷，符合气管在运动过程中后膜向内凹陷的生理情况，避免支架在气管运动中对后膜有阻碍作用。

由此可见，本技术方案提出的气管支架100为一种适应气管结构及气管生理运动的，横截面为适应气管结构的马蹄形，支架在负泊松比结构处可以实现径向扩张，使支架接触到气管软骨部分结构形成环状凸起，且在随着气管运动过程中，短圆弧结构2会向内凹陷以达到适形及防移位效果的非均匀泊松比、适形、防移位气管支架。气管的横截面积为马蹄状，该气管支架100的设计适应了气管的形状。对应软骨与韧带结构的长圆弧结构1可以在气管软骨处提供足够支撑力，对应气管后膜的短圆弧结构2可减少对气管后膜平滑肌的应力。同时在气管生理活动下，支架植入气管后，伴随气管的运动导致长圆弧结构1中负泊松比结构单元7的波形支撑环3径向直径增大，正泊松比结构单元5的波形支撑环3径向直径减小，支架整体表面出现环状凸起，该环状凸起对应气管的软骨部分，径向直径减小的正泊松比结构单元5对应气管连接两C形软骨的韧带部分，这样的支架结构优点在于：

1)适应气管的马蹄状结构，在保证对软骨支撑力的同时，减少对气管后膜平滑肌的应力，有利于避免支架植入后由于所受应力过大导致肉芽增生，进一步造成粘液堵塞现象。且在随着气管运动过程中，短圆弧结构2会向内凹陷，符合气管在运动过程中后膜向内凹陷的生理情况，能够避免支架在气管运动中对后膜有阻碍作用。

2)在气管正常生理活动下，负泊松比结构单元7的波形支撑环3径向直径增大，支架表面形成环状凸起，且对应气管的软骨结构，有利于支架与气管内壁的贴合，减少支架在气管内的移位现象。而连接两C形软骨的韧带部分对应正泊松比结构单元5，在气管拉伸过程中正泊松比结构单元5的波形支撑环3径向直径减小，有利于避免韧带部分所受应力过高，导致肉芽生成。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。