CN110126169A - 脊椎体仿真模型的制备方法及脊椎体仿真模型 - Google Patents

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Abstract

公开了脊椎体仿真模型的制备方法及脊椎体仿真模型，属于医学仿真模型技术领域。该方法包括：将包含生物降解热塑性材料、BaSO4、玻璃微珠按照质量份数比为100份∶(40份～100份)∶(2份～20份)第一次混合；在150℃～220℃的温度条件下造粒；烘干，制得基材母料；基材母料与发泡剂按照质量比为100∶(1～3)第二次混合；在150℃～220℃的温度条件下注塑成型，制得脊椎体仿真模型。该脊椎体仿真模型经由该方法制备得到。该仿真脊椎体密度、仿真脊椎体弯曲强度、仿真脊椎体弯曲变形量这些物理参数性能与人体脊椎骨相同，能体现出椎体的内外结构如椎体的骨性终板、内部的松质和外层的皮质等。

Description

脊椎体仿真模型的制备方法及脊椎体仿真模型
技术领域
本发明涉及医学仿真模型技术领域，特别是涉及一种脊椎体仿真模型的制备方法及脊椎体仿真模型。
背景技术
当今的医疗环境和医院对医生有严格的资质要求，年轻医生的手术操作机会变少，禁锢了年轻医生的成长和进步，脊椎外科对医生的要求更加严格。另外，作为资深脊柱外科医生也需要终身的学习，需要不断地更新脊柱外科手术技巧，因此，模拟手术越来越受到大家的重视。目前还可以应用尸体标本进行脊柱外科技术的培训，但人们受到中国传统思想的影响，尸体标本的获得非常有限，加上尸体标本的保存、福尔马林的毒性、卫生、存放、搬运、伦理及公安安全等方面使模拟练习受到严重限制，如果应用深低温或酒精灌注保存的尸体标本价格昂贵。用动物如猪、羊进行模拟，会发现动物与人体脊柱解剖结构形态、椎骨的质地硬度和椎管内构成相比有很大区别，资源的短缺更限制了医生技能的提高。现在普遍应用的人体脊柱模型是聚氯乙烯(PVC)材料制成，外形较像，但没有椎体的内部结构如小料、椎体的骨性终板、附件外层的皮质和内部的松质，硬度和质地等同正常人的脊柱差别较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种脊椎体仿真模型的制备方法及脊椎体仿真模型，该仿真脊椎体密度、仿真脊椎体弯曲强度、仿真脊椎体弯曲变形量这些物理参数性能与人体脊椎骨相同，能体现出椎体的内外结构如椎体的骨性终板、内部的松质和外层的皮质等。从而更加适于实用。
为了达到上述第一个目的，本发明提供的脊椎体仿真模型的制备方法的技术方案如下：
本发明提供的脊椎体仿真模型的制备方法包括以下步骤：
将包含生物降解热塑性材料、BaSO4、玻璃微珠按照质量份数比为100份∶(40份～100份)∶(2份～20份)第一次混合，得到第一中间产物；
所述第一中间产物在150℃～220℃的温度条件下造粒，制得第二中间产物；
所述第二中间产物烘干，制得基材母料；
所述基材母料与发泡剂按照质量比为100∶(1～3)第二次混合，得到第三中间产物；
所述第三中间产物在150℃～220℃的温度条件下注塑成型，制得所述脊椎体仿真模型。
本发明提供的脊椎体仿真模型的制备方法还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述生物降解热塑性材料选自聚3-羟基烷酸酯、聚乳酸、聚ε-己内酯和聚丁二酸丁二醇酯中的一种或者几种的混合物。
作为优选，所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺或者4,4＇—氧化双苯磺肼中的一种或者两种的混合物。
作为优选，所述第一次混合持续时间的取值范围为3min～8min。
作为优选，所述造粒应用的设备为双螺杆造粒机。
作为优选，所述第二次混合持续时间的取值范围为3min～8min。
作为优选，所述烘干温度的取值范围为50℃～70℃，所述烘干持续时间的取值范围为2h～5h。
作为优选，所述注塑成型应用的设备为注塑机。
作为优选，所述第三中间产物在150℃～220℃的温度条件下注塑成型，制得所述脊椎体仿真模型具体包括以下步骤：
获取人体脊椎CT扫描图片；
应用3D软件，将所述人体脊椎CT扫描图片转换为人体脊椎实体模型；
根据所述人体脊椎实体模型注塑成型，制得所述脊椎体仿真模型。
为了达到上述第二个目的，本发明提供的脊椎体仿真模型的技术方案如下：
本发明提供的脊椎体仿真模型经由本发明提供的脊椎体仿真模型的制备方法制备得到。
本发明实施例制备得到的仿真脊椎体密度的取值范围为0.75g/cm3～0.84g/cm3，仿真脊椎体弯曲强度的取值范围为19.2MPA～20.6MPA，仿真脊椎体弯曲变形量的取值范围为0.1mm～0.3mm，这些物理参数性能与人体脊椎骨相同，能体现出椎体的内外结构如椎体的骨性终板、内部的松质和外层的皮质等。在功能上，本发明实施例制备得到的仿真脊椎体可以作为人体脊椎骨的替代品用于教学及医生实际操作培训，最大限度模拟实际手术操作，提高脊柱外科医生的手术技巧，区别于市场上普通的人体脊柱模型。在材料上，本发明实施例制备得到的仿真脊椎体材料具有良好的生物降解性，可被自然界中微生物降解为二氧化碳和水，不污染环境。加工上，本发明实施例制备得到的仿真脊椎体使用传统的加工设备即可完成生产。使用上，应用本发明实施例制备得到的仿真脊椎体培训过程中，只需要更换损耗的椎体即可保持模型的完整性，降低培训成本。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例方案涉及的脊椎体仿真模型的制备方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例方案涉及的脊椎体仿真模型在制备过程中的物质变化过程图。
具体实施方式
本发明为解决现有技术存在的问题，提供脊椎体仿真模型的制备方法及脊椎体仿真模型，该仿真脊椎体密度、仿真脊椎体弯曲强度、仿真脊椎体弯曲变形量这些物理参数性能与人体脊椎骨相同，能体现出椎体的内外结构如椎体的骨性终板、内部的松质和外层的皮质等，从而更加适于实用。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的脊椎体仿真模型的制备方法及脊椎体仿真模型，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
实施例1
将质量分数分别为100份聚羟基脂肪酸酯(PHA)、40份BaSO4、2份玻璃微珠按质量比在混料器中混合3min，将双螺杆造粒机的各区温度设定为150℃，温度达到后将混合好的物料进行共混造粒，制得基材母料，将制得的基材母料在烘干箱中50℃下烘干5小时。将制得的基料母料与发泡剂按质量比100：1混合3分钟，将注塑机各区温度设定为150℃，温度达到后将混合好的物料进行注塑成型，制取得到脊椎体仿真模型。仿真脊椎体的密度为0.75g/cm3，弯曲强度20.6MPA，弯曲变形0.3mm。本实施例中，发泡剂选自选自偶氮二甲酰胺(AC)或者4,4＇—氧化双苯磺肼(OBSH)中的一种或者两种的混合物。本实施例中，通过注塑成型制得本发明实施例1的脊椎体仿真模型具体包括以下步骤：
步骤S501：获取人体脊椎CT扫描图片。
步骤S502：应用3D软件，将人体脊椎CT扫描图片转换为人体脊椎实体模型。其中，3D软件可以为solidworks或者pro-E等，只要能够进行3D图形绘制或者3D图形模拟即可。
步骤S503：根据人体脊椎实体模型注塑成型，制得脊椎体仿真模型。其中，具体执行注塑成型的过程可以采用CAD、CAM切削一次成型，或者3D打印一次成型，在这种情况下，由于在一次成型的情况下没有连接接头，能够减少应力集中，从而，更加能够提高本发明实施例1制取得到的脊椎体仿真模型的服役寿命。
实施例1～实施例5：
根据上述结果参数，可知，本发明实施例制备得到的仿真脊椎体密度的取值范围为0.75g/cm3～0.84g/cm3，仿真脊椎体弯曲强度的取值范围为19.2MPA～20.6MPA，仿真脊椎体弯曲变形量的取值范围为0.1mm～0.3mm，这些物理参数性能与人体脊椎骨相同，能体现出椎体的内外结构如椎体的骨性终板、内部的松质和外层的皮质等。在功能上，本发明实施例制备得到的仿真脊椎体可以作为人体脊椎骨的替代品用于教学及医生实际操作培训，最大限度模拟实际手术操作，提高脊柱外科医生的手术技巧，区别于市场上普通的人体脊柱模型。在材料上，本发明实施例制备得到的仿真脊椎体材料具有良好的生物降解性，可被自然界中微生物降解为二氧化碳和水，不污染环境。加工上，本发明实施例制备得到的仿真脊椎体使用传统的加工设备即可完成生产。使用上，应用本发明实施例制备得到的仿真脊椎体培训过程中，只需要更换损耗的椎体即可保持模型的完整性，降低培训成本。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将包含生物降解热塑性材料、BaSO4、玻璃微珠按照质量份数比为100份∶(40份～100份)∶(2份～20份)第一次混合，得到第一中间产物；
所述第一中间产物在150℃～220℃的温度条件下造粒，制得第二中间产物；
所述第二中间产物烘干，制得基材母料；
所述基材母料与发泡剂按照质量比为100∶(1～3)第二次混合，得到第三中间产物；
所述第三中间产物在150℃～220℃的温度条件下注塑成型，制得所述脊椎体仿真模型。
2.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述生物降解热塑性材料选自聚3-羟基烷酸酯、聚乳酸、聚ε-己内酯和聚丁二酸丁二醇酯中的一种或者几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述发泡剂选自偶氮二甲酰胺或者4,4＇—氧化双苯磺肼中的一种或者两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述第一次混合持续时间的取值范围为3min～8min。
5.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述造粒应用的设备为双螺杆造粒机。
6.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述第二次混合持续时间的取值范围为3min～8min。
7.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述烘干温度的取值范围为50℃～70℃，所述烘干持续时间的取值范围为2h～5h。
8.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述注塑成型应用的设备为注塑机。
9.根据权利要求1所述的脊椎体仿真模型的制备方法，其特征在于，所述第三中间产物在150℃～220℃的温度条件下注塑成型，制得所述脊椎体仿真模型具体包括以下步骤：
获取人体脊椎CT扫描图片；
应用3D软件，将所述人体脊椎CT扫描图片转换为人体脊椎实体模型；
根据所述人体脊椎实体模型注塑成型，制得所述脊椎体仿真模型。
10.一种脊椎体仿真模型，其特征在于，经由权利要求1～9中任一所述的脊椎体仿真模型的制备方法制备得到。
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