CN106910403B - 血管模型及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种血管模型及其制备方法和应用。所述血管模型具有血管壁和由所述血管壁包围而形成的空腔，所述血管壁由包括功能性预聚体、补强剂和催化剂的可固化原料固化而成；所述功能性预聚体包括：含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷；所述血管壁的厚度为0.05～2.0mm；所述血管模型的最大载荷为9～14N，抗拉强度为0.8～1.5MPa，弹性模量为0.9～2MPa。本发明的血管模型在物理性质上与真实血管相似，同时该血管模型可以针对个体扫描获得影像数据进行制备，使血管模型满足各种需求，从而有利于对血管性疾病的研究、教学、手术模拟及术前演练。
Description
技术领域
本申请提供一种血管模型及其制备方法和应用，属于生物医学领域。
背景技术
血管是指血液流过的一系列管道。人体除角膜、毛发、指(趾)甲、牙质及上皮等处外，血管遍布全身。按血管的构造功能不同，分为动脉、静脉和毛细血管三种。由于血管类型及种类多样，因此血管性疾病也成为医学界需要着力解决的难题，诸如：动脉夹层、血管畸形、内膜剥脱、动静脉短路、断肢再植等。但血管病变位置的结构复杂，不容易获得高度仿真的模型。
近年来随着3D打印技术的发展，一些人体组织及器官也能够实现3D打印成型。但是，由于能够用于3D打印的材料还存在有局限性，直接采用3D打印获得的血管模型成型质量差，且其性能与人体真实的血管相差甚远，并不能满足临床使用需求。
发明内容
发明要解决的问题
本申请的目的在于提供一种接近人体真实血管的血管模型。该血管模型在物理性质上与真实血管相似，同时该血管模型可以针对个体扫描获得影像数据进行制备，使血管模型满足各种需求，从而有利于对血管性疾病的研究、教学、手术模拟及术前演练。
用于解决问题的方案
本发明提供一种血管模型，所述血管模型具有血管壁和由所述血管壁包围而形成的空腔，所述血管壁由包括功能性预聚体、补强剂和催化剂的可固化原料固化而成；
所述功能性预聚体包括：含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷；
所述血管壁的厚度为0.05～2.0mm；
所述血管模型的最大载荷为9～14N，抗拉强度为0.8～1.5MPa，弹性模量为0.9～2MPa。
根据本发明的血管模型，所述血管模型的病灶位置的厚度与所述血管模型的正常位置的厚度不同。
根据本发明的血管模型，所述血管模型的断裂伸长率为150～300％。
根据本发明的血管模型，所述功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为1:1～10:1，优选为2:1～5:1，最优选为3:1。
根据本发明的血管模型，所述功能性预聚体与所述补强剂的质量比为13:7～17:3；
所述催化剂包含过渡金属配位化合物，基于所述功能性预聚体、所述补强剂以及所述催化剂的总质量，所述过渡金属配位化合物的质量浓度为1～500ppm，优选为20～200ppm，最优选为50ppm。
根据本发明的血管模型，所述含有乙烯基的有机聚硅氧烷包括：线性乙烯基硅氧烷和带支链的乙烯基硅氧烷。
本发明还提供一种根据本发明的血管模型的制备方法，包括以下步骤：
支架获取步骤：采用3D打印技术获取血管支架；
涂覆步骤：将所述功能性预聚体、补强剂和催化剂混合后得到的可固化原料涂覆于所述血管支架的表面；
支架去除步骤：除去所述血管支架，得到血管模型。
根据本发明的方法，在所述支架获取步骤之前，还包括：三维图像获取步骤；优选地，通过生物影像获取血管影像，然后基于所述血管影像，利用三维重建技术获取血管的三维图像。
根据本发明的方法，所述涂覆步骤中，将所述可固化原料逐层涂覆于所述血管支架的表面；优选地，在与所述血管的病灶位置对应的所述血管支架的部位上涂覆的层数不同于与所述血管的正常位置对应的所述血管支架的部位上涂覆的层数。
根据本发明的方法，所述涂覆步骤中，将所述血管支架旋转，使得所述可固化原料涂覆于所述血管支架的表面；优选的，所述血管支架的转速为20～100r/min。
根据本发明的方法，所述支架去除步骤中，将所述血管支架溶解，得到所述血管模型；优选地，将包覆并固化有所述可固化原料的血管支架置于有机溶剂中溶解，得到血管模型。
本发明还提供一种根据本发明的血管模型在术前模拟、手术规划或教学演练中的应用。
发明的效果
本申请的血管模型，其弹性及韧性更加接近真实血管的弹性及韧性，且制备方法简单，易于成型。
进一步地，本申请的血管模型可以用于动脉夹层、内膜剥脱、介入手术、血管畸形、动静脉短路、断肢再植、血管瘤夹闭等手术前的模拟。
进一步地，本申请的血管模型还可以用于对血管的堵、切、栓塞、夹闭、缝合等教学演练或术前模拟操作。
附图说明
图1为实施例1制备得到的动脉瘤血管模型示意图，并模拟使用动脉瘤夹夹闭动脉瘤操作。
图2为实施例2制备得到的血管模型示意图。
图3为实施例4制备得到的血管模型示意图；其中，
A为实施例4的待重建血管的CTA影像数据；
B为实施例4的待重建血管的局部放大CTA影像数据；
C为实施例4的三维重建后的血管的三维图像示意图；
D为实施例4的按照三维重建数据打印的ABS树脂的血管支架示意图；
E为实施例4制备得到的血管模型图。
具体实施方式
本申请提供一种血管模型，所述血管模型具有血管壁和由所述血管壁包围而形成的空腔，所述血管壁由包括功能性预聚体、补强剂和催化剂的可固化原料固化而成；
所述功能性预聚体包括：含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷；
所述血管壁的厚度为0.05～2.0mm；
所述血管模型的最大载荷为9～14N，抗拉强度为0.8～1.5MPa，弹性模量为0.9～2MPa。
优选地，所述血管模型的断裂伸长率为150～300％。
本申请的血管模型，接近真实血管的弹性及韧性，易于成型。本申请中所使用的含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷原则上没有特别的限定，可以是本领域常用的含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，可以由常规方法制备得到，也可以通过购买得到。
根据本申请的血管模型，所述血管模型的病灶位置的厚度与所述血管模型的正常位置的厚度不同。可根据需要确定血管模型的血管病灶位置的厚度与血管位置的厚度。从而使得血管模型更加接近真实的血管，用于术前演练时，能够进一步降低手术风险，减轻医生的负担。本发明中，所述血管模型包括有动脉瘤血管模型，其中，动脉瘤可以是各种动脉瘤，优选为颅内动脉瘤，例如：脑动脉瘤等。
本申请是利用加成型硅树脂的固化机理，通过含Si-Vi键的硅氧烷与含Si-H键的硅氧烷(交联剂)在催化剂作用下发生的氢硅化加成反应而交联(其中，Vi为乙烯基)，具体反应式示意如下：
≡SiCH＝CH2+H—Si→≡SiCH2CH2Si≡
所述含有乙烯基的有机聚硅氧烷优选包括线性乙烯基硅氧烷(例如：乙烯基硅油)和带支链的乙烯基硅氧烷。其中，线性乙烯基硅氧烷是作为活性稀释剂加入的，用于稀释带支链的乙烯基硅氧烷。
举例而言，本申请中的带支链的乙烯基硅氧烷(基础树脂)可以是PhSiCl3，PhSiCl2，MeSiCl2，MeViSiCl2，Me3SiCl，MeSiCl3或MeSi(OR)3等单体，按一定配比在甲苯、醋酸丁酯、异丙醇存在下共水解缩合得到水解物。进而在少量碱催化剂作用下，加热缩聚反应，即可得到带支链的乙烯基硅氧烷。当然，也可以对带支链的乙烯基硅氧烷的侧基进行改性处理。
而线性乙烯基硅氧烷(活性稀释剂)是含乙烯基的低黏度硅氧烷。当分子链间及两端均有一定量的乙烯基时，制备得到的血管模型的物理性能较好。
举例而言，本申请的线性乙烯基硅氧烷可以是ViMeSiO(MePhSiO)4SiMe2Vi、PhMe2SiO(MeViSiO)(MePhSiO)4SiMePhVi、ViMePhSiO(Ph2SiO)2SiMePhVi、Me3SiOMeViSiO(MePhSiO)3SiMe2Ph、Me3SiO(MePhSiO)8SiMe2Vi、ViMePhSiO(MeViSiO)2(MePhSiO)3SiMePhVi等。当然，也可以对线性乙烯基硅氧烷的侧基进行改性处理。
本申请中的所述含有硅氢键的有机聚硅氧烷(交联剂)可以是低聚合度的线性或环状的甲基氢硅氧烷，例如：Me3SiO(MeHSiO)3～6SiMe3、(MeHSiO)3～6、Me3SiO(MeHSiO)3～ 6SiEt3等。
本申请的功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为1:1～10:1，优选为2:1～5:1，最优选为3:1。当功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比在1:1～10:1之间时，所制备得到的血管模型的力学强度更加接近真实血管的力学强度。如果功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比小于1:1，所制备得到的血管模型的弹性较差，断裂伸长率较小，并且材料较难固化。如果功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比大于10:1时，无法制备模型，得到的血管模型结构会缺失，呈网洞状，不适用于模拟真实的血管模拟。
所述功能性预聚体与所述补强剂的质量比为13:7～17:3。当功能性预聚体与所述补强剂的质量比大于17:3时，固化速度较慢，所制备得到的血管模型的强度较小，韧性较差。所述功能性预聚体与所述补强剂的质量比小于13:7时，固化速度较快，且固化不均匀，刚性强，不适合用于模拟真实血管。
本申请中，所述催化剂包含过渡金属配位化合物，基于所述功能性预聚体、所述补强剂以及所述催化剂的总质量，所述过渡金属配位化合物的质量浓度为1～500ppm，优选为20～200ppm，最优选为50ppm。基于所述功能性预聚体、所述补强剂以及所述催化剂的总质量，当所述过渡金属配位化合物的质量浓度大于500ppm时，在涂覆过程中会涂覆不均匀，并且材料迅速固化，且固化不均匀，表面结构粗糙，所制备得到的血管模型的力学强度较差，易断裂；当所述过渡金属配位化合物的质量浓度小于1ppm时，所制备得到的血管模型会呈网洞状，结构缺失严重。
具体地，所述过渡金属配位化合物包括：过渡金属或其化合物中的一种或两种以上的组合；优选地，所述过渡金属或其化合物包括：铂、钯、铑、钌、铱、镍、钴或它们的化合物中的一种或两种以上的组合。一般而言，催化剂可以用溶剂异丙醇，四氢呋喃，甲苯，二甲苯或低分子量硅油中的一种或几种进行稀释，使得过渡金属配位化合物分散在上述溶剂中。优选地，本申请的催化剂可以是低分子量硅油稀释后的铂金催化剂。
本实施方式中对于补强剂原则上没有特别的限定，可以是本领域常用的补强剂。具体地，所述补强剂包括MQ硅树脂、白炭黑中的一种或两种的组合；优选地，所述MQ硅树脂包括甲基MQ硅树脂、甲基乙烯基MQ硅树脂、甲基含氢MQ硅树脂、甲基苯基MQ硅树脂、乙烯基MQ硅树脂、苯基MQ硅树脂、含氟MQ硅树脂、MDQ硅树脂、MTQ硅树脂中的一种或两种以上的组合；更优选地，所述白炭黑包括沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶中的一种或两种以上的组合。
本申请中的MQ硅树脂是由四官能度硅氧烷缩聚链节(Q)与单官能度硅氧烷链节(M)构成的有机硅树脂。MDQ硅树脂是由四官能度硅氧烷缩聚链节(Q)、双官能度硅氧烷链节(D)与单官能度硅氧烷链节(M)构成的有机硅树脂。MTQ硅树脂是由四官能度硅氧烷缩聚链节(Q)、三官能度硅氧烷链节(T)与单官能度硅氧烷链节(M)构成的有机硅树脂。
在MQ硅树脂加入后，体系的粘度增幅很小，所制备得到的血管壁具有良好的透光性。随着MQ硅树脂用量的增大，交联密度增大，抗拉强度先增大后减小，粘合性能提高，断裂伸长量减小。具体地，MQ硅树脂的添加量可以是血管壁的可固化原料的总质量的15-30％，优选25％。
本申请中的白炭黑，可以使血管壁的强度进一步提高。白炭黑表面带有一定数量的活性很高的羟基，可以充当交联剂的作用增强体系的交联度，从而提高血管壁抗拉强度。随着白炭黑用量的增加，血管壁的剪切强度逐渐增大。当白炭黑的用量过大时，体系的稠度也增大，体系流动性会有所变差。因此，本申请中白炭黑的加入量一般是血管壁的可固化原料的总质量的0-10％，优选为1-5％，更优选为3％。
优选地，本发明的甲基MQ硅树脂可以选自山东大易化工有限公司的甲基MQ硅树脂的牌号为DY-MQ101或DY-MQ104的甲基MQ硅树脂。本发明的白炭黑可以选自瓦克化学(中国)有限公司的牌号为HDK V15或HDK N20的白炭黑，还可以选自赢创工业集团(原德固赛嘉联白炭黑(南平)有限公司)的牌号为AEROSIL 200的白炭黑。本发明对所采用的MQ硅树脂和白炭黑没有限制，所属技术领域人员可以根据需要，选择具体的MQ硅树脂和MQ硅树脂，均在本发明的范围之内。根据本申请的血管模型，所述血管壁的原料还可以包括染料。
优选地，所述血管壁的原料中的染料可以包括诱惑红40#、FD&C红40#等。当然，还可以根据情况选用其它颜色的合适的染料，本发明对所采用的染料没有限制，所属技术领域人员可以根据需要，选择具体的染料，均在本发明的范围之内。
本申请的功能性预聚体可以是现有技术中存在的含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷。例如：含有乙烯基的有机聚硅氧烷可以是东爵有机硅集团有限公司生产的乙烯基封端胶110-7S，含有硅氢键的有机聚硅氧烷可以是信越化学工业株式会社KF-99。本发明对所采用的含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷没有限制，所属技术领域人员可以根据需要，选择具体的含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，均在本发明的范围之内。
本申请还提供一种根据本申请的血管模型的制备方法，包括以下步骤：
支架获取步骤：采用3D打印技术获取血管支架；
涂覆步骤：将功能性预聚体、补强剂和催化剂混合后得到的可固化原料涂覆于所述血管支架的表面；
支架去除步骤：除去所述血管支架，得到血管模型。
本申请对血管模型的血管壁的原料的混合方式没有限制，所属技术领域人员可以根据需要，选择具体的混合方式，均在本申请的范围之内。
本申请所采用的3D打印技术属于快速成形技术的一种，它是以一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。所述3D打印技术可为现有技术，在此不在赘述。
根据本申请的方法，其中，在所述支架获取步骤之前，还包括：三维图像获取步骤；优选地，通过生物影像，优选通过医学影像获取血管影像，然后基于所述血管影像，利用三维重建技术获取血管的三维图像。
生物影像包含有医学影像，医学影像是指为了医疗或医学研究，对人体或人体某部分，以非侵入方式取得内部组织影像的技术与处理过程，是一种逆问题的推论演算，即成因(活体组织的特性)是经由结果(观测影像信号)反推而来。
三维重建技术是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。本申请优选通过CT血管造影三维成像(3D-CTA)技术得到三维动脉夹层血管模型。
根据本申请的方法，在所述支架获取步骤之前，还包括：三维图像获取步骤；优选地，通过生物影像获取血管影像，然后基于所述血管影像，利用三维重建技术获取血管的三维图像。
根据本申请的方法，所述血管支架的材料为ABS树脂、PLA树脂、尼龙树脂中的一种或多种。
根据本申请的方法，所述涂覆步骤中，将所述可固化原料逐层涂覆于所述血管支架的表面；采用逐层涂覆的方式将所述可固化原料涂覆于所述血管支架的表面，能够有效的控制血管支架的厚度，使其更接近于人体真实的血管，例如在进行术前演练时，能够快速选出合适的夹子，从而在手术过程中能够快速对瘤体进行夹闭，减少手术时间，降低手术过程中感染的风险。
优选地，在与所述血管的病灶位置对应的所述血管支架的部位上的病灶位置的涂覆的层数不同于与所述血管的正常位置对应的所述血管支架的部位上涂覆的层数。使得血管模型中血管病灶位置的厚度明显区别于血管位置的厚度。从而使得血管模型更加接近真实的血管，用于术前演练时，能够进一步降低手术风险，减轻医生的负担。
根据本申请的方法，所述涂覆步骤中，将所述血管支架旋转，使得所述可固化原料涂覆于所述血管支架的表面；优选的，所述血管支架的转速为20～100r/min。
根据本申请的方法，所述支架去除步骤中，将所述血管支架溶解，得到所述血管模型；优选地，将包覆有所述可固化原料的血管支架置于有机溶剂中溶解，得到血管模型。优选地，所述有机溶剂包括二氯甲烷、二甲苯、氯仿、四氯乙烷、四氢呋喃、丙酮中的一种或多种。
举例而言，可以将包覆并固化有所述可固化原料的血管支架置于二氯甲烷溶液中，进行超声溶解，使血管溶解为液体，从而得到血管模型。
本申请还提供一种根据本申请的血管模型在术前模拟或教学演练中的应用。
本申请中所述血管模型的性能测试方法为：按本申请方法制作的血管模型，将其放置于拉力强度测试仪器(上海衡翼，HY-3080)上进行拉力测试，试验条件为：两端夹持长度分别为1cm，拉伸速率为20cm/min，直至样品发生断裂停止，试验结束获得测试样品的最大载荷、抗拉强度、弹性模量、断裂伸长量、断裂伸长率。同一样品在同样环境条件下进行三次重复试验，取平均值。
实施例
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限定本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
含有乙烯基的有机聚硅氧烷购买自：东爵有机硅集团有限公司的乙烯基封端胶，牌号：110-7S。
含有硅氢键的有机聚硅氧烷购买自：信越化学工业株式会社，牌号：KF-99。
补强剂购买自：1.白炭黑：赢创德固赛特种化学(上海)有限公司，牌号：AEROSIL200；
2.甲基MQ硅树脂：山东大易化工有限公司，牌号：DY-MQ101。
催化剂购买自：东莞市富天化工科技有限公司，牌号为：QMA-4102，铂金化合物浓度为5000ppm。
实施例1
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以ABS树脂为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体6.3g和补强剂2.7g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，功能性预聚体的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为2:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑的混合物，其质量比为5:1。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂1g加入反应器中，充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为7:3；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为500ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤位置的涂覆层数为4层，正常血管位置的涂覆层数为6层；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀。涂覆均匀后将其放入50℃烘箱持续加热5小时，进行固化。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干。获得长度为4cm，直径8mm，无病变位置壁厚为0.24mm的动脉瘤血管模型I。动脉瘤血管模型I的中部具有带蒂动脉瘤体模型(半径4mm)。对动脉瘤血管模型I进行反复夹持试验，即对动脉瘤颈部用动脉瘤夹进行反复夹持操作，试验结果是反复夹持20次，动脉瘤血管模型I依然完好，没有发生破裂。
实施例2
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以PLA树脂为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体14.4g和补强剂2.88g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为4:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑的混合物，其质量比为10:1。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂0.72g加入反应器中，充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为5:1；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为200ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为3层，正常血管位置的涂覆层数为5层；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀。涂覆均匀后将其放入50℃烘箱持续加热5小时，进行固化。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干。获得长度为20cm，直径10mm，无病变位置壁厚为0.19mm的动脉瘤血管模型II。动脉瘤血管模型II中部具有带蒂动脉瘤体模型(半径5mm)。该动脉瘤血管模型II可用于在手术前进行动脉瘤夹闭的模拟操作，以及选择合适的动脉瘤夹。
实施例3
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动静脉短路血管影像，然后基于动静脉短路血管影像，利用三维重建技术获取动静脉短路血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以尼龙树脂为基材，打印并获取动静脉短路血管支架；
<混合>
分别称取功能性预聚体12.87g和补强剂6.93g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为3:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑的混合物，其质量比为3:1。充分混合后，再加入0.1g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂0.2g加入反应器中，充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为13:7；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为50ppm。
<涂覆>
在室温条件下，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动静脉短路血管支架的表面，其中，动静脉短路血管支架的病变位置的涂覆层数为3层，正常血管位置的涂覆层数为5层；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀。涂覆均匀后将其放入50℃烘箱持续加热5小时，进行固化。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉夹层血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动静脉短路血管支架后晾干，得到动静脉短路血管模型III。动静脉短路血管模型III可用于在手术前进行动静脉短路血管病变位置的缝合或栓塞模拟操作，以及选择合适的缝合或栓塞位置。
实施例4
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以ABS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<涂覆>
分别称取功能性预聚体23.2g和补强剂5.22g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为3:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑的混合物，其质量比为5:2。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂0.58g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为23.2:5.22；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为100ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为4层，正常血管位置的涂覆层数为6层；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀。涂覆均匀后将其放入50℃烘箱持续加热5小时，进行固化。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干，得到动脉瘤血管模型IV。该动脉瘤血管模型IV可用于在手术前进行血管瘤夹闭的模拟操作，以及选择合适的动脉瘤夹。
实施例5
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以PS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体22.455g和补强剂7.485g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为2:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑的混合物，其质量比为3:2。充分混合后，再加入0.5g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂0.06g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为3:1；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为10ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为2层，正常血管位置的涂覆层数为6层；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀。涂覆均匀后将其放入50℃烘箱持续加热5小时，进行固化。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干，得到动脉瘤血管模型V。该动脉瘤血管模型V，可用于在手术前进行血管瘤夹闭的模拟操作，以及选择合适的动脉瘤夹。
对比例1
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以ABS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体22.5g和补强剂7.5g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，功能性预聚体的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为2:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑混合物，其质量比为4:1。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂0.003g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为3:1；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度约为0.5ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为10，正常血管位置的涂覆层数为20；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀，但材料始终较难以在ABS树脂表面固化。
<支架去除>
20小时后，该可固化原料仍未完全固化，将包覆有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干，得到动脉瘤血管模型VI。该动脉瘤血管模型VI呈网洞状，结构缺失严重，不可用。
对比例2
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以PS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体6g和补强剂2g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，功能性预聚体乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为2:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑混合物，其质量比为2:1。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂2g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为3:1；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为1000ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为2，正常血管位置的涂覆层数为4；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀，但材料迅速在ABS树脂表面固化，且固化不均匀。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干；得到动脉瘤血管模型VII。该动脉瘤血管模型VII表面结构粗糙。
对比例3
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以ABS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体26.22g和补强剂1.38g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，功能性预聚体乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为3:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑混合物，其质量比为2:1。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂2.4g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为19:1；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为400ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为5，正常血管位置的涂覆层数为10；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀，但材料较难以在ABS树脂表面固化。
<支架去除>
5小时后，待该可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干；得到动脉瘤血管模型VIII。该动脉瘤血管模型VIII强度较低。
对比例4
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以PS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体15.3g和补强剂12.3g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，功能性预聚体乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为2:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑混合物，其质量比为2:1。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂2.4g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为15.3:12.3；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为400ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为5，正常血管位置的涂覆层数为10；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀，但材料迅速在ABS树脂表面固化，且固化不均匀。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干；得到动脉瘤血管模型IX。该动脉瘤血管模型IX具有较强的刚性，不适用于模拟真实的血管模拟。
对比例5
<三维图像的获取>
通过医学影像获取动脉瘤血管影像，然后基于动脉瘤血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以ABS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体7.425g和补强剂2.475g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，功能性预聚体乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为1:2。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑混合物，其质量比为2:1。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂0.1g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为3:1；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为50ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为5，正常血管位置的涂覆层数为10；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀，但材料始终较难以在ABS树脂表面固化。
<支架去除>
5小时后，待该可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干；得到动脉瘤血管模型X。该动脉瘤血管模型X强度较低。
对比例6
<三维图像的获取>
通过医学影像获取血管影像，然后基于血管影像，利用三维重建技术获取动脉瘤血管的三维图像。
<支架获取>
采用FDM 3D打印机，以PS为基材，打印并获取动脉瘤血管支架。
<混合>
分别称取功能性预聚体7.425g和补强剂2.475g后置于反应器中混合，该功能性预聚体包括含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷，其中，功能性预聚体乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为20:1。补强剂为甲基MQ硅树脂与白炭黑混合物，其质量比为2:1。充分混合后，再加入0.2g诱惑红40#染料，并混合均匀。
然后称取铂金配位化合物的质量浓度为5000ppm的催化剂0.1g加入反应器中。充分搅拌均匀后，得到可固化原料。
功能性预聚体与补强剂的质量比为3:1；基于功能性预聚体、补强剂以及催化剂的总质量，铂金配位化合物的质量浓度为50ppm。
<涂覆>
在室温条件下(30℃)，将可固化原料均匀地逐层涂覆于动脉瘤血管支架的表面，其中，动脉瘤血管支架的瘤体位置的涂覆层数为5，正常血管位置的涂覆层数为10；涂覆过程中不断旋转支架，转速为50r/min，使得每层涂覆均匀，但材料迅速在ABS树脂表面固化，且固化不均匀。
<支架去除>
5小时后，待可固化原料完全固化，将包覆并固化有可固化原料的动脉瘤血管支架置于100mL二氯甲烷溶剂中，超声溶解除去动脉瘤血管支架后晾干；得到动脉瘤血管模型XI。该动脉瘤血管模型XI的结构缺失，呈网洞状，不适用于模拟真实的血管模拟。
性能测试
对实施例1-5制备得到的血管模型I-V以及对比例1-6制备得到的血管模型VI-XI进行拉伸性能测试，结果如下表1所示。
表1
其中，真实血管取自牛股动脉血管。
由表1可以看出，本申请实施例1-5制备得到的血管模型的性能，例如：最大载荷、抗拉强度、弹性模量以及断裂伸长率均更加接近真实血管，因此，本申请的血管模型更适合用于对血管性疾病的研究、教学、手术模拟及术前演练。而对比例1-6制备得到的血管模型的性能较差，不适合用于对血管性疾病的研究、教学、手术模拟及术前演练。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (18)
1.一种血管模型，其特征在于，所述血管模型具有血管壁和由所述血管壁包围而形成的空腔，所述血管壁由包括功能性预聚体、补强剂和催化剂的可固化原料固化而成；
所述功能性预聚体包括：含有乙烯基的有机聚硅氧烷和含有硅氢键的有机聚硅氧烷；
所述血管壁的厚度为0.05～2.0mm；
所述血管模型的最大载荷为9～14N，抗拉强度为0.8～1.5MPa，弹性模量为0.9～2MPa；
所述功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为1:1～10:1；所述功能性预聚体与所述补强剂的质量比为13:7～17:3；
所述催化剂包含过渡金属配位化合物，基于所述功能性预聚体、所述补强剂以及所述催化剂的总质量，所述过渡金属配位化合物的质量浓度为1～500ppm。
2.根据权利要求1所述的血管模型，其特征在于，所述血管模型的病灶位置的厚度与所述血管模型的正常位置的厚度不同。
3.根据权利要求1或2所述的血管模型，其特征在于，所述血管模型的断裂伸长率为150～300％。
4.根据权利要求1或2所述的血管模型，其特征在于，所述功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为2:1～5:1。
5.根据权利要求4所述的血管模型，其特征在于，所述功能性预聚体中的乙烯基与硅氢键的摩尔浓度比为3:1。
6.根据权利要求1或2所述的血管模型，其特征在于，基于所述功能性预聚体、所述补强剂以及所述催化剂的总质量，所述过渡金属配位化合物的质量浓度为20～200ppm。
7.根据权利要求6所述的血管模型，其特征在于，基于所述功能性预聚体、所述补强剂以及所述催化剂的总质量，所述过渡金属配位化合物的质量浓度为50ppm。
8.根据权利要求1或2所述的血管模型，其特征在于，所述含有乙烯基的有机聚硅氧烷包括：线性乙烯基硅氧烷和带支链的乙烯基硅氧烷。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的血管模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
支架获取步骤：采用3D打印技术获取血管支架；
涂覆步骤：将所述功能性预聚体、补强剂和催化剂混合后得到的可固化原料涂覆于所述血管支架的表面；
支架去除步骤：除去所述血管支架，得到血管模型。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述支架获取步骤之前，还包括：三维图像获取步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过生物影像获取血管影像，然后基于所述血管影像，利用三维重建技术获取血管的三维图像。
12.根据权利要求9-11任一项所述的方法，其特征在于，所述涂覆步骤中，将所述可固化原料逐层涂覆于所述血管支架的表面。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在与所述血管的病灶位置对应的所述血管支架的部位上涂覆的层数不同于与所述血管的正常位置对应的所述血管支架的部位上涂覆的层数。
14.根据权利要求9-11任一项所述的方法，其特征在于，所述涂覆步骤中，将所述血管支架旋转，使得所述可固化原料涂覆于所述血管支架的表面。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述血管支架的转速为20～100r/min。
16.根据权利要求9-11任一项所述的方法，其特征在于，所述支架去除步骤中，将所述血管支架溶解，得到所述血管模型。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述支架去除步骤中，将包覆并固化有所述可固化原料的血管支架置于有机溶剂中溶解，得到血管模型。
18.一种根据权利要求1-8任一项所述的血管模型在术前模拟、手术规划或教学演练中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 510633 Third Floor of Zone E, No. 80 Luanyue Road, Science City, Guangzhou High-tech Industrial Development Zone, Guangzhou, Guangdong Province Applicant after: Guangzhou Maple regenerative medicine Polytron Technologies Inc Applicant after: Shenzhen Medprin Regenerative Medical Technologies Co., Ltd. Address before: 510633 Third Floor of Zone E, No. 80 Luanyue Road, Science City, Guangzhou High-tech Industrial Development Zone, Guangzhou, Guangdong Province Applicant before: Medprin Regenerative Medical Technologies Co., Ltd. Applicant before: Shenzhen Medprin Regenerative Medical Technologies Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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