CN105877848B - 一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法，属于生物医学技术领域。该方法包括以下步骤：S1：通过核磁共振扫描人体大脑数据，获取头骨、灰质和白质表面的三维结构数据；S2：将头骨、灰质和白质的三维数据导入3dsmax中进行合并、降低模型细节、加壳处理；S3：根据步骤S2所得到的数据，进行模型的制作；S4：在各个组织对应的空腔内填充相对应的模拟材料，即介电常数和导电率和对应组织相当的材料，完成模型制作；S5：在模型内设置小橡胶袋，将注射器通过塑料导管与设置在大脑模型内的小橡胶袋相联，调节橡胶袋中血液的体积以模拟血肿的变化。本发明制作方便、能够真实反应电磁波在经过多层非均匀结构大脑的结果、模拟大脑血肿实际状况，可在基于电磁学的脑血肿监测技术的研究中使用。
Description
技术领域
本发明属于生物医学技术领域，涉及一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法。
背景技术
在临床医学上，脑出血是一种发病率和死亡率都很高的脑部疾病。引发脑出血的原因有很多，其中主要有高血压、脑血管畸形以及脑外伤等。自发性脑出血是威胁中老年人健康的主要疾病之一，随着人口老龄化的加剧，脑出血更有爆发式增长的趋势。脑出血病患中，血肿扩大和再出血是临床常见的情况，随着血肿的增大，会对大脑造成不可逆的严重伤害，甚至是死亡。
由于血液的介电常数和导电率明显大于大脑平均组织，因此一些新型脑血肿监测技术正是基于这个原理来评估脑血肿的病情。在发展这些脑血肿监测技术的研究中，需要一种能够模拟脑血肿的模型。
因为大脑的组织结构非常复杂，是一种多层、且非均匀的电介质，电磁波在穿透大脑的时候，会发生复杂的反射及散射。目前一些新型脑血肿监测技术的研究中，大多采用动物模型或者是单一的材料来模拟大脑，但是动物模型无法精确的控制脑血肿的大小，且制作麻烦，采用单一材料的大脑模型，得到的实验结果和实际值会发生较大的误差。
在脑血肿监护技术的研究中，当前迫切需要一种能够模拟出大脑的多层非均匀结构的介电性能，能够精确改变脑血肿程度，且制作方便快捷的脑血肿模型，从而实现为监测技术提供一个更为真实的脑血肿模型，达到获得更为可靠的模拟实验数据的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法，该模型不仅能够模拟出大脑的多层复杂的组织结构，还能模拟出大脑对应组织的介电性能的特点。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法，包括以下步骤：
S1：通过高分辨率的T1加权成像核磁共振扫描人体大脑数据，获取头骨、灰质和白质表面的三维结构数据；
S2：将头骨、灰质和白质的三维数据导入3dsmax中进行合并、降低模型细节、加壳处理；
S3：根据步骤S2所得到的数据，进行模型的制作；
S4：在各个组织对应的空腔内填充相对应的模拟材料，即介电常数和导电率和对应组织相当的材料，完成模型制作。
进一步，本方法还包括步骤S5：在模型内设置小橡胶袋，将注射器通过塑料导管与设置在大脑模型内的小橡胶袋相联，可调节橡胶袋中血液的体积以模拟血肿的变化。
进一步，在步骤S3中，通过3D打印方法进行模型的制作。
进一步，在该大脑模型中，皮肤、头骨、脑脊液、灰质、白质对应的各部分结构都是分割开的空腔结构，相邻空腔之间壁的厚度为1毫米(需采用打印分辨率高的3D打印机)，从而能够最大限度的减低打印材料对脑血肿模型在研究中的影响。
进一步，模拟大脑灰质、白质和皮肤的材料分别由不同比例的明胶、脱氢醋酸钠、氯化钠和水混合而成；模拟大脑头骨的材料由硅树胶和碳纤维混合而成；模拟脑脊液的材料由乙醇、氯化钠和水混合而成。
本发明的有益效果在于：本发明采用的3D打印技术，制作出来的脑部结构框架，能够真实的反应大脑内部多层组织的复杂形态结构。根据各组织的介电常数和导电率来制作模拟材料，并且填充进3D打印的大脑模型中，使大脑模型在电磁学领域能够更真实的模拟大脑情况。通过调节大脑模型内橡胶袋内部的血液的体积，能够模拟脑血肿的程度，在制作的过程中也可随意改变橡胶袋的位置以模拟脑血肿发生的不同位置。本发明具有制作方便快捷、能够真实反应电磁波在经过多层非均匀结构大脑的结果、还能模拟大脑脑血肿实际状况等特点，可在基于电磁学的脑血肿监测技术的研究中使用。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明所述方法的流程示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
在本发明中，采用3D打印技术，能够方便快捷的制作出形态结构和各组织一致的模型，但是3D打印所采用的材料又不能满足能够模拟大脑各组织的介电特性，因此只能将各组织部分制作成空腔结构，3D打印的也只是一个框架，然后通过填充能够模拟大脑各组织的材料，这样达到既能够保持人体大脑各组织复杂的形态结构，又能模拟各组织的介电性能。
图1为本发明所述方法的流程示意图，如图所示，本发明所述方法包括以下步骤：
S1：通过高分辨率的T1加权成像核磁共振扫描人体大脑数据，获取头骨、灰质和白质表面的三维结构数据；
S2：将头骨、灰质和白质的三维数据导入3dsmax中进行合并、降低模型细节、加壳处理；
S3：根据步骤S2所得到的数据，进行模型的制作；
S4：在各个组织对应的空腔内填充相对应的模拟材料，即介电常数和导电率和对应组织相当的材料，完成模型制作。
S5：在模型内设置小橡胶袋，将注射器通过塑料导管与设置在大脑模型内的小橡胶袋相联，可调节橡胶袋中血液的体积以模拟血肿的变化。
图2为本发明的结构示意图，在本实施例中，在大脑模型中，皮肤、头骨、脑脊液、灰质、白质对应的各部分结构都是分割开的空腔结构，相邻空腔之间壁的厚度为1毫米，这样能够最大限度的减低打印材料对脑血肿模型在研究中的影响。
作为本实施例的一种改进，在各个组织对应的空腔内填充相对应的模拟材料。
作为本实施例的另一种改进，模拟大脑灰质、白质和皮肤的材料分别由不同比例的明胶、脱氢醋酸钠、氯化钠和水混合而成；模拟大脑头骨的材料由硅树胶和碳纤维混合而成；模拟脑脊液的材料由乙醇、氯化钠和水混合而成。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (3)
1.一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：通过高分辨率的T1加权成像核磁共振扫描人体大脑数据，获取头骨、灰质和白质表面的三维结构数据；
S2：将头骨、灰质和白质的三维数据导入3dsmax中进行合并、降低模型细节、加壳处理；
S3：根据步骤S2所得到的数据，进行模型的制作；
S4：在各个组织对应的空腔内填充相对应的模拟材料，即介电常数和导电率和对应组织相当的材料，完成模型制作；
步骤S5：在模型内设置小橡胶袋，将注射器通过塑料导管与设置在大脑模型内的小橡胶袋相联，可调节橡胶袋中血液的体积以模拟血肿的变化；
在该大脑模型中，皮肤、头骨、脑脊液、灰质、白质对应的各部分结构都是分割开的空腔结构，相邻空腔之间壁的厚度为1毫米，从而能够最大限度的减低打印材料对脑血肿模型在研究中的影响。
2.根据权利要求1所述的一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法，其特征在于：在步骤S3中，通过3D打印方法进行模型的制作。
3.根据权利要求1所述的一种多层非均匀结构的脑血肿模型的制作方法，其特征在于：模拟大脑灰质、白质和皮肤的材料分别由不同比例的明胶、脱氢醋酸钠、氯化钠和水混合而成；模拟大脑头骨的材料由硅树胶和碳纤维混合而成；模拟脑脊液的材料由乙醇、氯化钠和水混合而成。
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