CN108520686A - 一种用于超声检查髋关节的人形模型及其生产方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于超声检查髋关节的人形模型及其生产方法和应用，该人形模型包括上身、与上身连接的髋部和和与髋部连接的腿部，髋部设有组合式骨结构，髋部和组合式骨结构之间包裹有透声材料。本发明为Graf静态法的教学提供了高度仿真的操作演示模型，便于学员进行实战练习，掌握具体检查手法和技巧，大幅度提高培训效果，进而提高发育性髋关节发育不良的诊断水平，避免在患儿检查时反复操作导致的哭闹及家属不满。

Description

一种用于超声检查髋关节的人形模型及其生产方法和应用

技术领域

本发明涉及一种人形模型，尤其是一种用于超声检查髋关节的人形模型，还涉及其生产方法和应用，属于医疗器械领域。

技术背景

超声检查是一项应用广泛的医学影像学技术。它通过采集超声波在人体组织界面处发生的反射和散射信号来成像，具有无辐射、便捷、价廉、适应性广等优点。发育性髋关节发育不良是婴幼儿最常见的髋关节疾病，超声检查是首选诊断方法。在各种超声检查法中，Graf静态法是最为重要且应用最为广泛的方法。但此方法的正确掌握有相当的难度，且需要进行专业培训。在具体培训时，由于没有可供实际操作的演示模型，学员无法进行实战练习，对具体检查手法和技巧的掌握仍有困难，从而使培训效果大打折扣。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于超声检查髋关节的人形模型，还提供其生产方法和应用，可供初学者练习的超声检查教学模型，进而提高发育性髋关节发育不良的诊断水平。

本发明的具体方案如下：

一种用于超声检查髋关节的人形模型，包括上身、与上身连接的髋部和和与髋部连接的腿部，髋部由组合式骨结构和其周围包绕的透声材料构成。

进一步地，人形模型为婴儿形，上身包括活动设于躯干的头部和手臂。

进一步地，组合式骨结构由不同Graf分型的髋关节组成。

进一步地，组合式骨结构通过3D打印制成，其中，3D模型来自确诊病例的MRI三维重建图像。

进一步地，组合式骨结构包括骶骨、与骶骨连接的Ⅰ型结构和Ⅱ型结构，Ⅰ型结构和Ⅱ型结构对称设置，Ⅰ型结构包括第一髂骨、第一耻骨、第一坐骨、第一髋臼、第一股骨头、第一股骨上段和第一盂唇，其中，第一股骨头形状与第一髋臼匹配并位于髋臼内，第一盂唇位于第一髋臼边缘，其内侧紧贴第一股骨头，是第一髋臼发育良好的结构。

进一步地，Ⅱ型结构包括第二髂骨、第二耻骨、第二坐骨、第二髋臼、第二股骨头、第二股骨上段和第二盂唇，其中，髋臼缘变钝，第二股骨头形状与第二髋臼匹配并位于髋臼内，第二盂唇位于与第二髋臼边缘，其内侧紧贴第二股骨头，是第二髋臼发育欠佳的结构。

进一步地，组合式骨结构包括骶骨、与骶骨连接的Ⅲ型结构和Ⅳ型结构，Ⅲ型结构和Ⅳ型结构对称设置，Ⅲ型结构包括第三髂骨、第三耻骨、第三坐骨、第三髋臼、第三股骨头、第三股骨上段和第三盂唇，其中，髋臼缘圆钝，第三盂唇位于第三髋臼边缘，第三股骨头向后上方脱出第三髋臼外，推挤并压迫第三盂唇内侧，是第三髋臼发育不良的结构。

进一步地，Ⅳ型结构包括第四髂骨、第四耻骨、第四坐骨、第四髋臼、第四股骨头、第四股骨上段和第四盂唇，其中，髋臼缘平坦，第四盂唇位于第四髋臼边缘，第四股骨头向后上方脱出第四髋臼外，并压迫第四盂唇外侧使其向第四髋臼内反折，是第四髋臼发育不良的结构。

本发明涉及的上述的人形模型的生产方法，包括如下步骤：

步骤（1）、根据四种Graf分型确诊病例的MRI三维重建图像，用树脂通过3D打印得到不同类型的髋臼、股骨头和盂唇，以及与之对应的髂骨、耻骨、坐骨、股骨上段和骶骨；

步骤（2）、将相应的髂骨、耻骨、坐骨、髋臼、股骨头、股骨上段和盂唇组成Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型结构，将Ⅰ型结构和Ⅱ型结构组成第一组骨骼结构，将Ⅲ型结构和Ⅳ型结构组成第二组骨骼结构；

步骤（3）、将第一组骨骼结构和第二组骨骼结构分别悬空放置于髋部模具中，两侧大转子与模具内壁在冠状面的距离为1.0cm左右，模具内壁涂有脱模剂；

步骤（4）、将缩合型透明液态硅胶和固化剂按重量比100：2.5混合，使用搅拌器以1500-2000转/分的转搅拌2-5分钟，经真空脱泡后，注入髋部模具中，室温下经24小时硅胶完全固化后，去除模具，即制成髋部模型；

步骤（5）、将上身和腿部与制好的髋部模型进行粘合组装，即得到完整的人形髋关节超声检查模型。

本发明涉及的上述的人形模型在超声检查教学中的应用，使用常规的超声设备进行观察。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）、髋关节的结构和形态是真实病例的完整重现，可以完全真实的再现各种类型发育性髋关节发育不良的形态学变化。

（2）、骨骼结构周围的软组织以透明的透声材料制成，不仅可用于超声检查，还可以直观的观察到内部的骨结构，从而有利于理解超声图像，更利于教学。

（3）、为Graf静态法的教学提供了高度仿真的操作演示模型，便于学员进行实战练习，掌握声像图特点和具体检查技巧，大幅度提高培训效果，进而提高发育性髋关节发育不良的诊断水平，避免在患儿检查时反复操作导致的哭闹及家属不满。

附图说明

图1是本发明的人形模型的结构示意图；

图2是本发明的髋部的结构示意图；

图3是第一组骨骼结构的结构示意图；

图4是第二组骨骼结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本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对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

实施例1

如图1所示，本实施例的用于超声检查髋关节的婴儿模型，包括上身1、与上身1连接的髋部2和和与髋部2连接的腿部3，上身1包括活动设于躯干的头部和手臂。上身可以是腰部以上部分，腿部包括大腿的1/2及其以下部分，均由塑料制成。

如图2所示，髋部2由组合式骨结构5，和包绕组合式骨结构5的透声材料4共同构成，透声材料4即模拟髋部的“软组织”部分，其在本病的超声诊断中无临床意义，故而不用区分具体结构，只作为支撑及透声窗使用，本部分材质可以为透明硅胶。a为股骨头，b为大转子。

组合式骨结构5使用树脂经3D打印制成，其中，3D模型来自确诊病例的MRI三维重建图像。共分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4型。为方便演示，可选择典型的病例图像进行组合：右侧Ⅰ型、左侧Ⅱ型组合成一个模型，右侧Ⅲ型、左侧Ⅳ组合成一个模型，进而，一套完整的教学模型可以是由2个模型组成。

如图3所示，第一组合式骨结构5包括骶骨5.5、与骶骨5.5连接的Ⅰ型结构和Ⅱ型结构，Ⅰ型结构和Ⅱ型结构对称设置，Ⅰ型结构包括第一髋骨5.1、第一耻骨5.2、第一坐骨5.3、第一髋臼5.4、第一股骨头5.6、第一股骨上段5.7和第一盂唇5.8，其中，第一髋臼5.4发育良好，第一股骨头5.6形状与第一髋臼5.4匹配并位于第一髋臼5.4内，第一盂唇5.8位于第一髋臼5.4边缘，其内侧紧贴第一股骨头5.6。

Ⅱ型结构包括第二髋骨5.9、第二耻骨5.10、第二坐骨5.11、第二髋臼5.12、第二股骨头5.13、第二股骨上段5.14和第二盂唇5.15，其中，第二髋臼5.12发育欠佳，髋臼缘变钝，第二股骨头5.13形状与第二髋臼5.12匹配并位于第二髋臼5.12内，第二盂唇5.15位于与第二髋臼5.12边缘，其内侧紧贴第二股骨头。

如图4所示，第二组合式骨结构6包括骶骨6.5、与骶骨6.5连接的Ⅲ型结构和Ⅳ型结构，Ⅲ型结构和Ⅳ型结构对称设置，Ⅲ型结构包括第三髋骨6.1、第三耻骨6.2、第三坐骨6.3、第三髋臼6.4、第三股骨头6.6、第三股骨上段6.7和第三盂唇6.8，其中，第三髋臼6.4发育不良，髋臼缘圆钝，第三盂唇6.8位于第三髋臼6.4边缘，第三股骨头6.6向后上方脱出第三髋臼6.4外，推挤并压迫第三盂唇6.8内侧。

Ⅳ型结构包括第四髋骨6.9、第四耻骨6.10、第四坐骨6.11、第四髋臼6.12、第四股骨头6.13、第四股骨上段6.14和第四盂唇6.15，其中，第四髋臼6.12发育不良，髋臼缘平坦，第四盂唇6.15位于第四髋臼6.12边缘，第四股骨头6.13向后上方脱出第四髋臼6.12外，并压迫第四盂唇6.15外侧使其向第四髋臼6.12内反折。

其余的未涉及的髋骨、耻骨、坐骨、髋臼、股骨头、股骨上段和盂唇的连接关系按现有的连接方式连接。

本实施例涉及的上述的婴儿模型的生产方法，包括如下步骤：

步骤（1）、根据四种Graf分型确诊病例的MRI三维重建图像，用树脂通过3D打印得到不同类型的髋臼、股骨头和盂唇，以及与之对应的髂骨、耻骨、坐骨、股骨上段和骶骨；

步骤（2）、将相应的髂骨、耻骨、坐骨、髋臼、股骨头、股骨上段和盂唇组成Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型结构，将Ⅰ型结构和Ⅱ型结构组成第一组骨骼结构，将Ⅲ型结构和Ⅳ型结构组成第二组骨骼结构；

步骤（3）、将第一组骨骼结构和第二组骨骼结构分别悬空放置于髋部模具中，两侧大转子与模具内壁在冠状面的距离为1.0cm，模具内壁涂有脱模剂；

步骤（4）、将缩合型透明液态硅胶和固化剂按重量比100：2.5混合，使用搅拌器以1500转/分的转速搅拌5分钟，经真空脱泡后，注入髋部模具中，室温下经24小时硅胶完全固化后，去除模具，即制成髋部模型；

步骤（5）、将上身和腿部与制好的髋部模型进行粘合组装，即得到完整的人形髋关节超声检查模型。

本实施例的婴儿模型在超声检查教学中，使用常规的超声设备进行观察。本实施例包含了Graf分型的4大类典型病变；学员可通过超声实际扫查掌握操作要点和病变的声像图特点，通过透明的“软组织”可直观看到各型髋关节的结构变化，与声像图对照，对此疾病形成更深刻的理解。

实施例2

本实施例的用于超声检查髋关节的婴儿模型与实施例1相同，本实施例涉及的上述的婴儿模型的生产方法，步骤（4）中，将缩合型透明液态硅胶和固化剂按重量比100：2.5混合，使用搅拌器以2000转/分的转速搅拌2分钟，经真空脱泡后，注入髋部模具中，室温下经24小时硅胶完全固化后，去除模具，即制成髋部模型。其余与实施例1相同。

实施例3

本实施例的用于超声检查髋关节的婴儿模型与实施例1相同，本实施例涉及的上述的婴儿模型的生产方法，步骤（4）中，将缩合型透明液态硅胶和固化剂按重量比100：2.5混合，使用搅拌器以1700转/分的转速搅拌3.5分钟，经真空脱泡后，注入髋部模具中，室温下经24小时硅胶完全固化后，去除模具，即制成髋部模型。其余与实施例1相同。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：包括上身、与上身连接的髋部和和与髋部连接的腿部，髋部由组合式骨结构和其周围包绕的透声材料构成。

2.根据权利要求1所述的用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：人形模型为婴儿形，上身包括活动设于躯干的头部和手臂。

3.根据权利要求1所述的用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：组合式骨结构由不同Graf分型的髋关节组成。

4.根据权利要求1所述的用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：组合式骨结构通过3D打印制成，其中，3D模型来自确诊病例的MRI三维重建图像。

5.根据权利要求1所述的用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：组合式骨结构包括骶骨、与骶骨连接的Ⅰ型结构和Ⅱ型结构，Ⅰ型结构和Ⅱ型结构对称设置，Ⅰ型结构包括第一髂骨、第一耻骨、第一坐骨、第一髋臼、第一股骨头、第一股骨上段和第一盂唇，其中，第一股骨头形状与第一髋臼匹配并位于髋臼内，第一盂唇位于第一髋臼边缘，其内侧紧贴第一股骨头。

6.根据权利要求5所述的用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：Ⅱ型结构包括第二髂骨、第二耻骨、第二坐骨、第二髋臼、第二股骨头、第二股骨上段和第二盂唇，其中，第二髋臼的髋臼缘变钝，第二股骨头形状与第二髋臼匹配并位于髋臼内，第二盂唇位于与第二髋臼边缘，其内侧紧贴第二股骨头。

7.根据权利要求1所述的用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：组合式骨结构包括骶骨、与骶骨连接的Ⅲ型结构和Ⅳ型结构，Ⅲ型结构和Ⅳ型结构对称设置，Ⅲ型结构包括第三髂骨、第三耻骨、第三坐骨、第三髋臼、第三股骨头、第三股骨上段和第三盂唇，其中，第三髋臼的髋臼缘圆钝，第三盂唇位于第三髋臼边缘，第三股骨头向后上方脱出第三髋臼外，推挤并压迫第三盂唇内侧。

8.根据权利要求1所述的用于超声检查髋关节的人形模型，其特征在于：Ⅳ型结构包括第四髂骨、第四耻骨、第四坐骨、第四髋臼、第四股骨头、第四股骨上段和第四盂唇，其中，第四髋臼的髋臼缘平坦，第四盂唇位于第四髋臼边缘，第四股骨头向后上方脱出第四髋臼外，并压迫第四盂唇外侧使其向第四髋臼内反折。

9.权利要求1-8之一所述的人形模型的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（1）、根据四种Graf分型确诊病例的MRI三维重建图像，用树脂通过3D打印得到不同类型的髋臼、股骨头和盂唇，以及与之对应的髂骨、耻骨、坐骨、股骨上段和骶骨；

步骤（2）、将相应的髂骨、耻骨、坐骨、髋臼、股骨头、股骨上段和盂唇组成Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型结构，将Ⅰ型结构和Ⅱ型结构组成第一组骨骼结构，将Ⅲ型结构和Ⅳ型结构组成第二组骨骼结构；

步骤（3）、将第一组骨骼结构和第二组骨骼结构分别悬空放置于髋部模具中，两侧大转子与模具内壁在冠状面的距离为1.0cm左右，模具内壁涂有脱模剂；

步骤（4）、将缩合型透明液态硅胶和固化剂按重量比100：2.5混合，使用搅拌器以1500-2000转/分的转搅拌2-5分钟，经真空脱泡后，注入髋部模具中，室温下硅胶完全固化后，去除模具，即制成髋部模型；

步骤（5）、将上身和腿部与制好的髋部模型进行粘合组装，即得到完整的人形髋关节超声检查模型。

10.权利要求1-9之一所述的人形模型在超声检查教学中的应用，其特征在于：使用常规的超声设备进行观察。