CN105664377B - 一种个性化硅胶等效补偿体膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种个性化硅胶等效补偿体膜及其制备方法，通过三维激光扫描采集患者的体表数据，生成患者的三维数字模型；导入mag i cs软件，得到补偿体膜数字模型；基于患者病灶处的补偿体膜的数字模型通过模型设计得到所需模具的数字模型；打印得到等效补偿体膜的模具；取一定量的液态硅胶，将A、B组分进行混合、搅拌，然后抽真空排除气体；将抽真空后的液体硅胶注入体膜模具，保温硫化后得到硅胶等效补偿体膜。本发明提供的加成型液体硅胶与人体皮肤的生物相容性高，材料柔软，以其作为放疗补偿体膜的材料，与皮肤的贴合性好，放疗补偿效果好，患者的体感舒适度大大提高，同时可根据临床需求制作任意厚度的硅胶补偿体膜。

Description

一种个性化硅胶等效补偿体膜及其制备方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种个性化硅胶等效补偿体膜及其制备方法。

背景技术

放疗射线建成效应：在放疗过程中射线从表面到最大剂量深度区域为剂量建成区,在此区域内射线剂量随深度的增加而增加。由于建成效应的存在，对于表浅肿瘤如乳腺癌、皮肤等，为了提高皮肤表面剂量，现代肿瘤放疗采用组织补偿胶(也称作皮肤填充物,组织等效膜)增加皮肤剂量，最大限度提高皮肤及皮下组织剂量，减少深部组织如肺剂量等。射线建成深度一般在皮下3-20mm，根据经验，临床选用补偿体膜的厚度一般在20mm以内，在建成区内，组织吸收剂量随深度增加而增加，临床上使用组织补偿来增加皮肤表面的建成深度从而提高剂量，常用的组织补偿方法有薄膜塑料水袋、米袋、石蜡等组织补偿材。

由于建成区域深度为3-20mm，针对不同的患者表浅病灶深度的不同，等效补偿体膜的厚度要求是不同的。等效补偿体膜的补偿效果，取决于体膜材料与人体皮肤的生物相容性，体膜与皮肤的贴合度，补偿膜的厚度。目前使用的等效补偿体膜无法与患者的皮肤完全贴合，存在空气间隙。同时等效补偿体膜在厚度上不能满足患者个性化的需求。所以等效补偿体膜需实现个性化制作，以满足不同的患者，是很有必要的。

3D打印为个性化的制作等效补偿体膜提供了一种新手段。通过3D打印可以制备不同厚度的个性放疗等效补偿膜，同时针对不同患者制备与患者体表轮廓匹配的任意厚度的等效体膜。目前常用的3D打印材料以聚乳酸、ABS塑料等为主。利用此类材料制作的等效补偿体膜由于硬度较大、柔韧性较差，较难实现与皮肤的完全贴合，患者使用过程中的体感舒适度较低。同时，利用此类材料3D打印的等效补偿体膜易含有微气孔，引起放疗补偿效果差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种个性化硅胶等效补偿体膜及其制备方法，旨在解决目前等效补偿体膜皮肤贴合度差、体感不舒适、不同厚度需求、安全性和放疗补偿效果差的问题。

本发明是这样实现的，一种个性化硅胶等效补偿体膜制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤一，通过三维激光扫描采集患者的体表数据，生成患者的三维数字模型；

步骤二，将通过三维扫描得到的数字模型保存为st l文件格式后,导入magics软件，通过抽壳、切割操作得到内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型；

步骤三、根据步骤二中的补偿体膜的数字模型，通过模具设计得到制作体膜所需模具的数字模型；所述补偿体膜的数字模型以三维扫描来源，构建患者病灶体表处的数字模型，以病灶处的数字模型为基准，设计与病灶处皮肤匹配的补偿体膜的数字模型；

步骤四，通过3D打印机对补偿制作体膜的模具进行打印，得到制作等效补偿体膜的模具；

步骤五，将加成型液体硅胶的A组分与B组分按质量比1-1.2:1-1.2的进行混合，搅拌，抽真空；

步骤六，将抽真空后的液体硅胶注入体膜模具，80摄氏度-120摄氏度保温20mi n-30mi n；保温硫化后得到硅胶等效补偿体膜。

进一步，所述的步骤一通过激光扫描得到患者体表的采样点集合，所述采样点集合为点云,基于点云数据重构三维数字模型。

进一步，所述步骤二中通过抽壳、切割操作得到内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型，根据病灶处所需补偿膜的大小、形状，对患者的数字模型通过magics的抽壳、切割操作并切割出符合临床形状、大小需求，同时内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型。

进一步，所述步骤三中通过模具设计得到制作体膜所需模具的数字模型，所述的模具设计为根据补偿体膜的数字模型制作体膜所需模具的数字模型，在magics软件中通过模具生成功能，自动生成所需模具。

本发明另一目的在于提供一种个性化硅胶等效补偿体膜，该个性化硅胶等效补偿体膜按质量比组份包括A、B两组份，所述A、B两组分比例为1:1，

进一步，所述A组分为乙烯基的聚二有机硅氧烷，所述B组分为含氢硅油与铂催化剂。

进一步，所述个性化硅胶等效补偿体膜按质量比例1:1混合的A、B两组份，在80摄氏度-120摄氏度下，硫化成弹性体，分子式如下：

其中，生胶端基上的乙烯基的聚二有机硅氧烷作为基础聚合物，以低分子量的含氢硅油作为交联剂，在铂催化剂存在下与交联剂分子上的硅氢键加热交联成网状结构。

本发明的三维扫描和3D打印针对患者个性化的体膜制作，硅胶材质生物相容性高、材质柔软贴合性好，可实现任意厚度的体膜制备。

本发明提供的加成型液体硅胶与人体皮肤的生物相容性高，以其将硅胶等效补偿材料制成10*10cm*0.5cm的样品进行放射剂量补偿测定,并与放射剂量补偿测定标准样品固体水进行比较.(固体水一种固体组织补偿凝胶,目前临床使用的标准等效补偿材料)。

作为放疗补偿体膜的材料，与皮肤的贴合性好，放疗补偿效果好。与普通3D打印材料相比，硅胶抗拉强度高，无微气孔，柔软，亲肤性更好，体感舒适度更高，具有更好的放疗补偿效果。通过三维激光扫描采集的患者体表数据，此方法快捷、高效、准确。三维激光扫描得到的3D数字模型与患者皮肤完全匹配，通过模型设计得到内表面与患者皮肤完全贴合的数字模型，根据数字模型设计制作体膜所需要的模具的数字模型。借助3D打印技术制作硅胶等效补偿体膜。

本发明提供的加成型液体硅胶制备补偿体膜，体膜中无微气泡，与3D打印的PLA、ABS材质相比具有更好的补偿效果；与3D打印材质的PLA、ABS材质相比，加成型液体硅胶与人体皮肤生物相容性更高，是最理想的等效补偿体膜材料；加成型液体硅胶为软性材料，制作的等效补偿体膜柔软，亲肤性更高，体感舒度大大提高，与患者的皮肤完美的贴合，避免细微的空气间隙；通过3D打印可制备3-20mm间任意厚度的硅胶等效补偿膜，以满足不同的需求；通过三维扫描对患者的体表数据进行采集，得到患者数据模型，数据精确，与患者皮肤外形完全匹配；三维扫描构建患者的数字模型，简单、快捷、高效，大大减少了患者的等待时间；通过3D打印制作硅胶补偿体膜制作所需的模具，不仅实现了硅胶放疗补偿体膜的个性化订制，同时提高了制作效率，降低了制作成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种个性化硅胶等效补偿体膜制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。

一种个性化硅胶等效补偿体膜制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S101:通过三维激光扫描采集患者的体表数据，生成患者的三维数字模型；

S102:将通过三维扫描得到的数字模型保存为st l文件格式后,导入magi cs软件，通过抽壳、切割操作得到内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型；

S103:根据步骤二中的补偿体膜的数字模型，通过模具设计得到制作体膜所需模具的数字模型；所述补偿体膜的数字模型以三维扫描、CT作为数据来源，构建患者病灶处的数字模型，以病灶处的数字模型为基准，设计与病灶处皮肤匹配的补偿体膜的数字模型；

S104:通过3D打印机对补偿体膜的模具进行打印，得到等效补偿体膜的模具；

S105:将加成型液体硅胶的A组分与B组分按质量比1-1.2:1-1.2的进行混合，搅拌；

S106:将抽真空后的液体硅胶注入体膜模具，80摄氏度-120摄氏度保温20min-30min；硫化后得到硅胶等效补偿体膜。

所述的S101通过激光扫描得到患者体表的采样点集合，所述采样点集合为点云,基于点云数据重构三维数字模型。

所述S102中通过抽壳、切割操作得到内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型，根据病灶处所需补偿膜的大小、形状，对患者的数字模型通过magics的抽壳、切割操作并切割出符合临床形状、大小需求，同时内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型。

所述S103中通过模具设计得到制作体膜所需模具的数字模型，所述的模具设计为根据补偿体膜的数字模型制作体膜所需模具的数字模型，在magi cs软件中通过模具生成功能，自动生成所需模具。

本发明提供一种个性化硅胶等效补偿体膜，该个性化硅胶等效补偿体膜按质量比组份包括A、B两组份，所述A、B两组分比例为1:1，

所述A组分为乙烯基的聚二有机硅氧烷，所述B组分为含氢硅油与铂催化剂。

所述个性化硅胶等效补偿体膜按质量比例1:1混合的A、B两组份，在80摄氏度-120摄氏度下，硫化成弹性体，分子式如下：

其中，生胶端基上的乙烯基的聚二有机硅氧烷作为基础聚合物，以低分子量的含氢硅油作为交联剂，在铂催化剂存在下与交联剂分子上的硅氢键加热交联成网状结构。

下面结合实验对本发明的应用原理作详细描述。

将硅胶等效补偿材料制成10*10cm*0.5cm的样品进行放射剂量补偿测定,并与放射剂量补偿测定标准样品固体水进行比较.(固体水一种固体组织补偿凝胶,目前临床使用的标准等效补偿材料)。

根据临床需求，射线建成深度为3-20mm，在测量数据中2cm、2.5cm的测量深度才具有临床指导意义。根据数据得出在2cm时硅胶补偿体膜与标准固体水补偿体膜的补偿偏差为0，完全吻合。在2.5cm硅胶补偿体膜与标准固体水补偿体膜的补偿偏差为0.31％。因此该硅胶材质完全适用于放疗补偿体膜的制备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种个性化硅胶等效补偿体膜制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

步骤一，通过三维激光扫描采集患者的体表数据，生成患者的三维数字模型；

步骤二，将通过三维扫描得到的数字模型保存为stl文件格式后,导入magics软件，通过抽壳、切割操作得到内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型；

步骤三、根据步骤二中的补偿体膜的数字模型，通过模具设计得到制作体膜所需模具的数字模型；所述补偿体膜的数字模型以三维扫描、CT作为数据来源，构建患者病灶处的数字模型，以病灶处的数字模型为基准，设计与病灶处皮肤匹配的补偿体膜的数字模型；

步骤四，通过3D打印机对补偿体膜的模具进行打印，得到等效补偿体膜的模具；

步骤五，将加成型液体硅胶的A组分与B组分按质量比1-1.2:1-1.2进行混合，搅拌，抽真空；

步骤六，将抽真空后的液体硅胶注入体膜模具，80摄氏度-120摄氏度保温20min-30min；保温硫化后得到硅胶等效补偿体膜。

2.如权利要求1所述的个性化硅胶等效补偿体膜制备方法，其特征在于，所述的步骤一通过激光扫描得到患者体表的采样点集合，所述采样点集合为点云,基于点云数据重构三维数字模型。

3.如权利要求1所述的个性化硅胶等效补偿体膜制备方法，其特征在于，所述步骤二中通过抽壳、切割操作得到内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型，根据病灶处所需补偿体膜的大小、形状，对患者的数字模型通过magics的抽壳、切割操作并切割出符合临床形状、大小需求，同时内表面与患者病灶皮肤处贴合的补偿体膜数字模型。

4.如权利要求1所述的个性化硅胶等效补偿体膜制备方法，其特征在于，所述步骤三中通过模具设计得到制作体膜所需模具的数字模型，所述的模具设计为根据补偿体膜的数字模型制作体膜所需模具的数字模型，在magics软件中通过模具生成功能，自动生成所需模具。

5.一种如权利要求1所述的个性化硅胶等效补偿体膜制备方法制备的个性化硅胶等效补偿体膜，其特征在于，该个性化硅胶等效补偿体膜按质量比组份包括A、B两组份，所述A、B两组分比例为1:1。

6.如权利要求5所述的个性化硅胶等效补偿体膜，其特征在于，所述A组分为乙烯基的聚二有机硅氧烷，所述B组分为含氢硅油与铂催化剂。

7.如权利要求5所述的个性化硅胶等效补偿体膜，其特征在于，所述个性化硅胶等效补偿体膜按质量比例1:1混合的A、B两组份，在80摄氏度-120摄氏度下，硫化成弹性体，分子式如下：

其中，生胶端基上的乙烯基的聚二有机硅氧烷作为基础聚合物，以低分子量的含氢硅油作为交联剂，在铂催化剂存在下与交联剂分子上的硅氢键加热交联成网状结构。