CN111063245A

CN111063245A - 一种经皮肺穿刺模型及其制造方法

Info

Publication number: CN111063245A
Application number: CN201911409308.0A
Authority: CN
Inventors: 宫海波; 毛茅; 张静
Original assignee: Ningbo Trandomed Medical Technology Co ltd
Current assignee: Ningbo Trandomed Medical Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-04-24

Abstract

本发明揭示了一种经皮肺穿刺模型及其制造方法，包括肺组织模型、骨骼模型及皮肤组织模型，肺组织模型包在骨骼内部，皮肤组织模型覆盖在骨骼模型外部，所述肺组织模型内部分布有病理模块，所述病理模块与肺组织紧密结合，且病理模块与肺组织模型形成明显的交界面，且所述病理模块与肺组织模型呈现不同颜色。本发明提供的经皮肺穿刺模型，具有模拟人体肺组织和内部病理组织结构特征，病理组织的大小、空间位置实现仿真，肺组织和内部病理组织可以在影像学设备下呈现出类似人体真实正常组织和病理组织结构的影像对比差异特征，用于模拟真实手术中，在影像学设备引导下的穿刺手术，从而评价受训者手术操作效果或直观的展示穿刺针等医疗器械在术中的操作过程。

Description

一种经皮肺穿刺模型及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种经皮肺穿刺模型及其制造方法，属于医疗模型制造领域。

背景技术

经皮肺穿刺是在X线、超声波、CT等影像学手段指导下，用细针刺入病变局部，抽取部分细胞组织或注入缓释化疗药物或放射性粒子，用于病变的诊断或治疗。经皮肺穿刺在临床中非常常见，对医生操作要求高，需要快速准确的完成整个过程，尽量缩短时间。因此，提供一种有效的经皮肺穿刺模型对于医生技能培训、手术器械演示意义重大。

目前市场上并没有满足以上条件的肺穿刺模型。一些基于橡胶、硅胶的穿刺模型，仅仅能够实现外形结构仿真并实现细针扎入和抽出，却无法模拟出接近人体组织的穿刺质感，更无法实现影像学设备下的病理组织显影，从而无法用于X线、超声波、CT等影像学手段指导下的经皮肺穿刺手术演练。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术存在的上述问题，从而提供了一种经皮肺穿刺模型及其制造方法，具有模拟正常组织和病理组织结构特征，并能够在影像学设备下呈现出类似人体真实正常组织和病理组织结构的影像对比差异特征。

本发明的技术解决方案是：一种经皮肺穿刺模型，包括肺组织模型、骨骼模型及皮肤组织模型，肺组织模型包在骨骼模型内部，皮肤组织模型覆盖在骨骼模型外部，所述肺组织模型内部分布有病理模块，所述病理模块与肺组织模型紧密结合，且病理模块与肺组织模型形成明显的交界面，且所述病理模块与肺组织模型呈现不同颜色。

进一步地，上述经皮肺穿刺模型，其中：所述皮肤组织为硅胶基体材质，硬度为邵氏00 15-30，拉伸强度为2.5~26MPa，厚度为0.5~5mm；肺组织模型的主体基质材料为透明水凝胶，其中添加玻璃微珠和/或滑石粉物质，邵氏硬度低于00 15；所述病理模块为在肺组织模型材料中添加显影材料。

进一步地，上述经皮肺穿刺模型，其中：所述显影材料为碳酸钙和/或硫酸钡，所述碳酸钙和/或碳酸钡的直径为500nm-50μm，添加量为5~20wt%。

进一步地，上述经皮肺穿刺模型，其中：所述肺组织模型的主体材料为PVA基水凝胶，浓度范围为1~50wt%，所述玻璃微珠和/或滑石粉的直径为500nm-50μm，添加浓度为总量比的0%~1wt%。

更进一步地，上述经皮肺穿刺模型，其中：所述肺组织模型的原料中加入有水溶性颜料。

更进一步地，上述经皮肺穿刺模型，其中：所述骨骼模型材质为PVC和/或碳酸钙。

更进一步地，上述经皮肺穿刺模型，其中：所述肺组织模型与骨骼模型过盈配合进行固定或者所述肺组织模型通过负型托与骨骼模型固定连接。

本发明还公开了一种经皮肺穿刺模型的制造方法，包括以下步骤：（1）采用20~30wt%PVA水凝胶，添加0~0.03wt%的滑石粉，通过3D打印或翻模成型制作肺组织模型；（2）在制造肺组织模型的水凝胶溶液中添加5~10wt%的碳酸钙，搅拌均匀后，通过3D打印或翻模成型制作出病例模块，且将肺组织模型和病理模块连接一体；（3）将硅胶通过3D打印或翻模成型制作皮肤组织模型，皮肤的厚度为0.5~5mm；（4）将添加碳酸钙的PVC材料通过3D打印或注塑工艺制成骨骼模型；（5）将骨骼模型与肺组织模型相连接；（6）将皮肤模型与骨骼模型相连接。

再进一步地，上述经皮肺穿刺模型的制造方法，其中：所述步骤（1）和（2）中肺组织模型和病理模块采用3D打印成型，而后直接在肺组织模型上打印病理模块，肺组织模型和病理模块一体成型。

再进一步地，上述经皮肺穿刺模型的制造方法，其中：其特征在于：若步骤（1）和（2）中肺组织模型和病理模块采用翻模成型，而后通过将制作好的病理模块埋入肺组织模型，使得病理模块和肺组织模型相连接。

本发明突出的技术效果主要体现在：本发明提供的经皮肺穿刺模型，具有模拟人体肺组织和内部病理组织结构特征，病理组织的大小、空间位置实现仿真，肺组织模型和内部病理组织形成不同颜色，可以在影像学设备下呈现出类似人体真实正常组织和病理组织结构的影像对比差异特征。用于模拟真实手术中，在影像学设备引导下的穿刺手术，从而评价受训者手术操作效果或直观的展示穿刺针等医疗器械在术中的操作过程；此外，本发明经皮肺穿刺模型中的肺组织模型具有与人体组织接近的穿刺质感。

附图说明

图1是经皮肺穿刺模型俯视图；

图2是本肺组织模型及病理结构示意图；

图3是骨骼模型示意图。

图中，各附注标记的含义为：1-肺组织模型，2-病理模块，3-骨骼模型，4-皮肤组织模型。

具体实施方式

以下通过附图结合具体实施方式，对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种经皮肺穿刺模型，包括肺组织模型1、病变模型2、骨骼模型3及皮肤组织模型4，肺组织模型1套于骨骼模型3内，皮肤组织模型4覆盖在骨骼模型3外。所述肺组织模型内部分布有病理模块，所述病理模块可以是球状、多边形及各种异型结构，并与肺组织紧密结合，且病理模块与肺组织模型交界面清晰可辨。病理模块用于模拟肿瘤、肺小结节等疾病特征。

所述肺组织模型1的主体基质材料为PVA基水凝胶，浓度范围为1~50wt%，其中添加玻璃微珠或滑石粉等物质，玻璃微珠或滑石粉的直径为500nm-50μm，添加浓度为总量比的0%~1%。其邵氏硬度低于00 15，具有与人体组织接近的硬度和质感；外形具有人体肺部结构，可通过3D打印直接成型或者通过机加工、3D打印等手段制作型壳，灌注成型；肺组织模型在X射线、CT、超声、核磁、PET-CT等影像设备内能显影，呈现出灰度分布特征。肺组织模型可以为透明色，便于肉眼识别病理模块在透明肺中的分布，以及穿刺针是否到达病理模块，从而评价受训者手术操作效果或直观的展示穿刺针在术中的操作过程。也可以为非透明状态，可通过显影设备观察穿刺针是否到达病理模块，便于学生更直观了穿刺针在影响设备中的操作过程。

所述病理模块2的主体基质材料为肺组织模型采用的水凝胶基材料，其中添加剂包括碳酸钙、硫酸钡等显影材料，碳酸钙、碳酸钡的直径为500nm-50μm，添加量为5~20wt%。通过调整病理模块中添加的显影材料，从而实现病理模块在X射线、CT、超声、核磁、PET-CT等影像设备下形成与肺组织模型不同的灰度分布特征，以模拟真实人体在影像设备下肺组织模型和病理组织的灰度差异。病理模块的添加剂也可以包括各种颜色，以利于肉眼观察其在肺内部的位置。

所述皮肤模型3的主体材料是硅胶基体材质，硬度为邵氏00 15-30，拉伸强度为2.5~26MPa，厚度为0.5~5mm，颜色为肉色或其他颜色，在影像设备下呈现出类似人体皮肤的灰度特征。

所述骨骼模型4材质可以是PVC、碳酸钙等各种材料，在影像设备下呈现出类似人体骨头的灰度特征。

所述骨骼模型与肺组织模型的连接方式可以为：肺组织模型与骨骼模型过盈配合进行固定，或骨骼模型上设计负型托固定肺组织模型等方式。

所述皮肤模型与骨骼模型的连接方式可以为：皮肤分前后两部分制作后再与骨骼模型匹配缝合，或是皮肤整体制作后嵌套在骨骼模型上。

优选地，还可设置固定支架，固定支架为硬质材料，所述皮肺穿刺模型置于固定支架上，固定支架用于稳固肺组织模型和骨骼模型，实现侧卧等人体动作行为，保持稳定。

在本发明的一种实施方式中，所述肺组织模型的制备方法为：采用20~30wt%PVA水凝胶，优选为25wt%，添加0~0.03wt%的滑石粉，优选为0.03wt%，通过3D打印或翻模成型制作肺组织模型；所述病例模块的方法为：在制造肺组织模型的水凝胶溶液中添加5~10wt%的碳酸钙，优选为8%，搅拌均匀后，通过3D打印或翻模成型制作出球状肺小结节；所述皮肤的制作方法为：将硅胶通过3D打印或翻模成型制作肺部皮肤，皮肤的厚度为0.5~5mm；骨骼模型的制作方法为：将添加碳酸钙的PVC材料通过3D打印或注塑工艺制作而成。骨骼模型与肺组织模型的连接方式为：骨骼模型上设计卡槽，将肺组织模型卡在骨骼模型的对应位置；皮肤与骨骼模型的连接方式为：皮肤一体式制作后嵌套在骨骼模型上。具体地，若步骤（1）和（2）中肺组织模型和病理模块采用3D打印成型，直接在肺组织模型上打印病理模块，肺组织模型和病理模块一体成型。若步骤（1）和（2）中肺组织模型和病理模块采用翻模成型，则将制作好的病理模块埋入肺组织模型。

通过以上描述可以看出，本发明具有模拟人体肺组织和内部病理组织结构特征，病理组织的大小、空间位置实现仿真。肺组织模型和内部病理组织形成不同颜色，可以在影像学设备下呈现出类似人体真实正常组织和病理组织结构的影像对比差异特征，用于模拟真实手术中，在影像学设备引导下的穿刺手术；且，本发明提供的经皮肺穿刺模型中的肺组织模型具有与人体组织接近的穿刺质感。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims

1.一种经皮肺穿刺模型，其特征在于：包括肺组织模型、骨骼模型及皮肤组织模型，肺组织模型包在骨骼模型内部，皮肤组织模型覆盖在骨骼模型外部，所述肺组织模型内部分布有病理模块，所述病理模块与肺组织模型紧密结合，且病理模块与肺组织模型形成明显的交界面，且所述病理模块与肺组织模型呈现不同颜色。

2.根据权利要求1所述的经皮肺穿刺模型，其特征在于：所述皮肤组织为硅胶基体材质，硬度为邵氏00 15-30，拉伸强度为2.5~26MPa，厚度为0.5~5mm；肺组织模型的主体基质材料为透明水凝胶，其中添加玻璃微珠和/或滑石粉物质，邵氏硬度低于00 15；所述病理模块为在肺组织模型材料中添加显影材料。

3.根据权利要求2所述的经皮肺穿刺模型，其特征在于：所述显影材料为碳酸钙和/或硫酸钡，所述碳酸钙和/或碳酸钡的直径为500nm-50μm，添加量为5~20wt%。

4.根据权利要求2所述的经皮肺穿刺模型中，其特征在于：所述肺组织模型的主体材料为PVA基水凝胶，浓度范围为1~50wt%，所述玻璃微珠和/或滑石粉的直径为500nm-50μm，添加浓度为总量比的0%~1wt%。

5.根据权利要求2所述的经皮肺穿刺模型中，其特征在于：所述肺组织模型的原料中加入有水溶性颜料。

6.根据权利要求1所述的经皮肺穿刺模型，其特征在于：所述骨骼模型材质为PVC和/或碳酸钙。

7.根据权利要求1所述的经皮肺穿刺模型，其特征在于：所述肺组织模型与骨骼模型过盈配合进行固定或者所述肺组织模型通过负型托与骨骼模型固定连接。

8.一种经皮肺穿刺模型的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）采用20~30wt%PVA水凝胶，添加0~0.03wt%的滑石粉，通过3D打印或翻模成型制作肺组织模型；（2）在制造肺组织模型的水凝胶溶液中添加5~10wt%的碳酸钙，搅拌均匀后，通过3D打印或翻模成型制作出病例模块，且将肺组织模型和病理模块连接一体；（3）将硅胶通过3D打印或翻模成型制作皮肤组织模型，皮肤的厚度为0.5~5mm；（4）将添加碳酸钙的PVC材料通过3D打印或注塑工艺制成骨骼模型；（5）将骨骼模型与肺组织模型相连接；（6）将皮肤模型与骨骼模型相连接。

9.根据权利要求8所述的经皮肺穿刺模型的制造方法，其特征在于：所述步骤（1）和（2）中肺组织模型和病理模块采用3D打印成型，而后直接在肺组织模型上打印病理模块，肺组织模型和病理模块一体成型。

10.根据权利要求8所述的经皮肺穿刺模型的制造方法，其特征在于：若步骤（1）和（2）中肺组织模型和病理模块采用翻模成型，而后通过将制作好的病理模块埋入肺组织模型，使得病理模块和肺组织模型相连接。