CN113140144A - 一种仿真前庭运作发生模型及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种仿真前庭运作发生模型及制备方法，其包括模拟头部；对称设置在模拟头部两侧的放大的仿真半规管；仿真椭圆囊；仿真球囊；同侧的仿真半规管与仿真椭圆囊及仿真球囊相互连通；同侧仿真半规管，仿真椭圆囊及仿真球囊形成一个连通且封闭的通路；通路内设置有与淋巴液密度一致的模拟液体；仿真半规管、仿真椭圆囊及仿真球囊的位置与连通关系都模仿前庭系统的连接方式；且在半规管内设置仿真耳石颗粒；且在仿真半规管与仿真椭圆囊的连通处设置耳石拦截网。且仿真半规管内的壶腹嵴、嵴帽和毛细胞纤毛的空间关系，以及椭圆囊斑、球囊斑的毛细胞纤毛的排列方式均符合真实人体形态学特征。通过3D打印后组合的方式制备模型；通过上述模拟直观的观察前庭运作发生的方式，运动轨迹，通过运动轨迹分析疾病发生的原因及治疗方法，另外在研究中协助医生进行运作发生模式与对应眼球运动的研究。

Description

一种仿真前庭运作发生模型及其制备方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及前庭系统研究及教学能直观看到的前庭系统模型技术领域，具体涉及为一种仿真前庭运作发生模型及其制备方法。

背景技术

维持人体平衡和视觉稳定的内耳前庭系统包括感知旋转角加速度的左右对称的3对半规管和感知直线运动的2对耳石器官，同侧的半规管和耳石器官通过含有内淋巴液的管腔互相连通。前庭器官小且复杂，长在头颅的颞骨岩部内，既不能像查胸腹部器官那样可以从形态学角度，通过视、触、扣、听或超声等手段查看其形态，也不能像查心脏那样在其体表贴上电极，从电生理角度直接通过描记其电位变化查看功能状态。另外前庭神经系统与全身其它系统又存在广泛联系，故前庭功能检测比较困难、复杂而特殊，临床只能通过前庭反应间接检测其功能状态。

由于这些结构体积微小、隐藏在颞骨深部，其形态和互相之间的三维关系尤其复杂，很难通过抽象思维去理解，而且通过现有的技术手段，也不容易直接观察其内部的力学效应和生物学转化的过程，这就造成了在教学和科研的过程中，学习者需要通过大量图片信息、抽象文字结合和个人丰富的想象力进行反复比对学习，增加学习任务量，拉低教学效率。专业医生也由于缺少可视化的立体参考模型，对前庭疾病的发病机制和临床表现的认识理解存在一定的困难，进一步的研究也受到限制，甚至在他们之间讨论某些前庭疾病时，往往聚焦于现有的抽象理论和所取得的疗效进行沟通和交流，而缺少可以参考的实用工具，这引起了沟通障碍和误解，因此前庭疾病的诊疗理论和实践受到阻碍。

虽然现有技术存在有将前庭半规管放大的结构，但多数是通过模拟半规管的方式实现的，如201610612706.2仿真半规管耳石全头模型；但现有技术的技术方案仅是对半规管的模拟，且耳石颗粒为挂于仿半规管环或直接放置于仿半规管的管内，其模拟一些动作真实性欠佳，动作快；没有达到对前庭系统的其他结构进行仿真的技术效果；很多前庭疾病及相关研究无法借助模型开展。

本发明针对上述问题，提供一种仿真前庭运作发生模型。

发明内容

一种仿真前庭运作发生模型，其包括模拟头部；对称设置在模拟头部两侧的放大的仿真半规管；仿真椭圆囊；仿真球囊；其中，同侧的仿真半规管与仿真椭圆囊及仿真球囊相互连通；同侧仿真半规管，仿真椭圆囊及仿真球囊形成一个连通且封闭的管腔；管腔内设置有与淋巴液密度一致的模拟液体；仿真半规管、仿真椭圆囊及仿真球囊的位置与连通关系都模仿前庭系统的连接方式；且在半规管内设置仿真耳石颗粒；且在仿真半规管与仿真椭圆囊的连通处设置保证模拟液体通过但阻挡耳石颗粒通过的耳石拦截网。通过将各放大的仿真结构设置在头部，可以模拟头部运动动作，从而可以通过头部运动直观的观察前庭运作发生的方式，运动轨迹，通过运动轨迹分析疾病发生的原因及疾病治疗的方法，协助医生找寻到更多可实施的有效的运动治疗方式，另外还可在研究中协助医生进行运作发生的模式与对应眼球运动的研究。

进一步，同侧仿真半规管为水平半规管，前半规管与后半规管，任意两个半规管形成的平面相互垂直；

进一步，双侧水平半规管在同一平面上。

进一步，仿真半规管的一端连通各自的仿真壶腹；仿真壶腹为中空结构，壶腹内灌注有与淋巴液密度相近的的模拟液体；另一端连接椭圆囊。

进一步，壶腹内设置壶腹嵴，壶腹嵴包括壶腹嵴嵴帽，粗大动纤毛与细小静纤毛；

进一步，模型上设置内淋巴囊，内淋巴囊通过内淋巴管与球囊及椭圆囊连通。

进一步，同侧仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹；部分内淋巴管设置在带有相应放置槽体内的固定座上；仿真半规管连接仿真椭圆囊及壶腹在固定座上伸出；通过设置特定固定座可以有效对整体部分进行容纳放置，方便对前庭系统的操作与控制。

进一步，在放置槽体上设置防止放置槽体内结构脱出的防脱阻拦结构。

进一步，固定座为设置到完整模拟头部上的固定座；此种设置组合固定简单方便。

进一步，固定座为软质固定座，或者固定座为带有与设置固定座的模拟头部位置形状一致的吻合窝的固定座，且两侧固定座通过头部固定带连接，且通过头部固定带设置固定到模拟头部上。通过将其固定到头部的方式整体正在成本较小，只需要制备简单的三维的前庭系统及对应的粘贴固定座即可实现。

进一步，头部固定带包括弹性的头顶固定带，额头固定带，后脑固定带，还包括可调节长度的经下巴的下巴固定带；通过4个位置的固定带设置，可以将固定座牢固的设置在头部。

或者，固定座为从模拟头部拆分出来的固定座，固定座组合到模拟头部后形成完整模拟头部；其通过组合的方式设置到模拟头部；半规管自固定座伸出。

进一步，模拟头部两侧对称的设置容纳固定座的缺口，缺口侧壁上设置与固定座组合的组合结构。

进一步，组合结构为缺口侧壁上的小组合口或小突出；固定座上设置对应的与小组合口或小突出组合的小突出或者小组合口。或者，组合结构为设置到模拟头部缺口底侧面的非转动组合槽口或组合杆；固定座上设置对应的的组合杆或组合槽口。

或者，将模拟头部均分为两个相等的固定座，在固定座底部设置插入模拟头部上方的插杆；模拟头部上设置容纳插杆的插孔，插杆与插孔横截面形状一致，且为非圆形，组合后不可发生角度变化的形状。

又或者，左右固定座为一体设置的固定座，固定座左右两侧分别设置放置仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹；内淋巴管的放置槽体。

进一步，防脱阻拦结构为透明的覆盖在放置槽体上的覆盖槽；覆盖槽覆盖除半规管及淋巴囊外的其他部分，保证可以清楚观察结构。

进一步，仿真椭圆囊，仿真球囊及壶腹设置为扣合组合的结构。且通过密封胶实现粘合实现密闭效果的结构。

或者，防脱阻拦结构为将放置槽体上设置的弧形弹性阻挡段或者将放置槽体形状设置为有效防止注入模拟液体后的仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹；部分内淋巴管脱出的形状。

进一步，仿真椭圆囊内设置椭圆囊斑，囊斑中线标注微纹，动纤毛在远离微纹一侧，静纤毛位于靠近微纹一侧；还在一侧模拟椭圆囊斑耳石膜。

进一步，仿真球囊内设置球囊斑，囊斑中线标注微纹，动纤毛在远离微纹一侧，静纤毛位于靠近微纹一侧；还在一侧模拟球囊斑耳石膜。

进一步，动纤毛与静纤毛为密度与人体纤毛密度(毛细胞密度)相近的放大的纤毛；且由不与管腔中模拟液体发生互溶的物质制成。此种设置可以有效保证对纤毛运动的观察，是运动更加直观，真实有效。

进一步，半规管壶腹嵴上覆盖嵴帽；嵴帽上设置动纤毛与静纤毛；壶腹嵴在壶腹内运作带动动纤毛与静纤毛的运动。前半规管壶腹内设置带筛孔神经横断面的壶腹嵴；进一步，壶腹嵴采用透明胶状材料制备。

进一步，水平半规管的壶腹嵴、嵴帽和动纤毛与静纤毛的长轴和失状面呈30°夹角，和水平面呈30°夹角；前半规管壶腹嵴、嵴帽和动纤毛与静纤毛的长轴前高后低，和失状面呈45°夹角，和水平面呈30°夹角；后半规管壶腹嵴、嵴帽和毛细胞纤毛的长轴和失状面呈45°夹角，和水平面呈120°夹角。

进一步，椭圆囊斑为扇形结构，其所在的平面和水平半规管平面平行，呈前高后低和水平面呈30°夹角；囊斑中线标注微纹，微纹两侧动纤毛与静纤毛排列方式为放射状排列，动纤毛在中线靠近微纹侧，静纤毛远离微纹侧；球囊斑为平躺的“倒7”字形结构，头端朝向上方，尾端朝向后内侧方。其所在的平面和同侧前半规管、对侧后半规管形成的平面平行。

进一步，球囊斑耳石膜内的动纤毛与静纤毛的运动产生的有效刺激形式为上下运动和前后运动；椭圆囊斑耳石膜内的动纤毛与静纤毛的运动产生的有效刺激形式为前后运动和左右运动。

进一步，半规管为可塑性材料制备，可塑的角度范围为满足解剖要求的角度调整范围。

进一步，固定座、防脱阻挡结构、仿真椭圆囊、仿真球囊及壶腹为3D打印的结构。通过3D的方式可以保证组合结构有效组合。

进一步，半规管、内淋巴囊及内淋巴管为与仿真椭圆囊、仿真球囊及壶腹一次性3D打印出的管体结构，或者半规管、内淋巴囊及内淋巴管为通过组合方式与仿真椭圆囊、仿真球囊及壶腹连接的可塑性的管体，通过密封胶实现密封。

进一步，为保证对前庭系统的清楚观察；其保证对前庭系统的整体体积放大倍数不小于1000倍。

进一步，围成的半规管的直径范围10-20cm；半规管的管径范围为3-8mm。

本发明还公开了仿真前庭运作发生模型的制备方法，

1、首先制作模拟头部，及固定座，在固定座上设置放置槽体；制作仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹等结构的外壳结构，暂时不封闭管腔。

2、将制作好的壶腹嵴嵴帽、纤毛、耳石膜、椭圆囊斑、球囊斑、耳石拦截网等结构粘接到相应位置。

3、将外壳进行粘合封闭，在完全封闭这个管腔系统前注入内淋巴模拟液和耳石颗粒。

4、将固定座通过组合结构设置到模拟头部上，或者将固定座通过固定绑带固定于真实患者头部或者完整的模拟头部上。

进一步，仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹，内淋巴管结构的外壳形成可拼接的半管或半腔。

本发明还公开了一种3D打印方式的制备方法：

1、设置模拟头部的数字模型，根据数字模拟头部的情况设置固定座数据，并在数字固定座上设置数字的放置槽体，并对应设置防脱阻挡结构；并3D设置数字化的可闭合的仿真半规管；仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹的管腔。

2、利用3D打印设备将模拟头部，固定座，防脱阻挡结构，还有包含仿真半规管；仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹的可闭合的管腔打印出来；

3、制备好壶腹嵴嵴帽、纤毛、耳石膜、椭圆囊斑、球囊斑、耳石拦截网结构；

4、将固定座设置到模拟头部上，将可闭合的空腔设置到槽体内，后将制备好的壶腹嵴嵴帽、纤毛、耳石膜、椭圆囊斑、球囊斑、耳石拦截网结构粘合到未闭合的管腔内部。

5、除保留注液孔与出气孔外，在完全封闭仿真半规管；仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹的管腔系统前，注入内淋巴模拟液和耳石颗粒，后封闭空腔的管腔。

6、将固定座通过组合结构与模拟头部组合，前庭模型可以拆下来以后单独使用，观察其解剖结构。

进一步，半规管；仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹一起制备成数字模型，后3D打印出来。

进一步，管腔为一分为二的扣合组合的空腔，通过密封胶实现粘合实现密闭效果的结构。

进一步，各部分的材料都模拟前庭系统内物质的密度。

本发明的有益效果：此模型可以使学习者快速掌握内耳前庭系统的解剖关系，直接观察到人体前庭工作机制，全景观察前庭各结构之间的位置关系以及这些结构和重力垂线的位置关系，反映出前庭系统产生的动力学效应和生物学转化的过程，使用过程中可以将模型作为“受试者”让研究者实践床边检查和治疗，使学习形象化具体化，极大地提高了学习效率，同时可以进行各种生物体无法开展的物理实验，帮助研究者了解和研究相关前庭疾病的发生发展和机制，辅助创新新的理论和疾病诊疗方案。

附图说明

图1为本发明透明的前庭模型内置于透明的模拟头中且固定座与模拟头部组合的实施方式结构示意图，前庭模型包括含有模拟液体的互相连通的各个部分，也包括壶腹嵴、椭圆囊斑、球囊斑和囊斑上的微纹，同时安装有动、静纤毛。

＝黑粗点表示囊斑的动纤毛，黑细点表示囊斑的静纤毛。椭圆囊斑的动纤毛位于微纹侧，球囊斑的动纤毛远离微纹侧；

图2为本发明前庭模型通过十字交叉的固定带固定到患者头部实施方式结构示意图。

图3为本发明半规管三维结构示意图；

x＝水平失状线，y＝重力垂线。a＝前半规管平面，b＝水平半规管平面，d＝后半规管平面。a、b、d三个平面互相垂直；A＝水平半规管嵴帽长轴和失状面的夹角：30°±。B＝前半规管嵴帽长轴和矢状面的夹角：45°±。C＝后半规管平面和失状面的夹角：45°±；

图4为本发明半规管轴位结构示意图。

x＝水平失状线。A＝水平半规管嵴帽长轴和失状线的夹角：30°±。B＝前半规管嵴帽长轴和矢状线的夹角：45°±。C＝后半规管平面和失状线的夹角：45°±；←→＝水平半规管和后半规管毛细胞纤毛能产生刺激性信号的运动方向；

＝前半规管毛细胞纤毛能产生刺激性信号的运动方向：垂直于纸面。

＝黑粗点表示后半规管动纤毛，黑细点表示后半规管静纤毛；

图5为本发明低头位30°的模式图；

x＝水平失状线，y＝重力垂线。前半规管和水平半规管嵴帽长轴处于水平位。后半规管嵴帽长轴处于重力垂直位。←→＝前、后半规管毛细胞纤毛能产生刺激性信号的运动方向。

＝水平半规管毛细胞纤毛能产生刺激性信号的运动方向：垂直于纸面。

图6为本发明直立位模式图；直立矢状位。

x＝水平失状线，y＝重力垂线。D＝水平半规管嵴帽长轴和水平面的夹角：30°±，E＝前半规管嵴帽长轴和水平面的夹角：30°±，F＝后半规管嵴帽长轴和重力垂线的夹角：30°±。←→＝前后半规管毛细胞纤毛能产生刺激性信号的运动方向。

＝水平半规管毛细胞纤毛能产生刺激性信号的运动方向：垂直于纸面。

图7为本发明仿真球囊斑结构示意图，其中间位置带有横断面；

图8为本发明仿真椭圆囊斑结构示意图，其中间位置带有横断面；

图9为本发明水平半规管嵴帽长轴和零平面的关系图；

以右侧水平半规管嵴帽疾病为例，仰卧位时，水平半规管嵴帽长轴的方向由内上斜向外下和重力垂线形成30°±的夹角，故患有嵴帽疾病的患者在仰卧位或俯卧位，并向患侧转头30°±时，患侧嵴帽长轴处于重力垂线，不向壶腹侧和管侧运动，不产生眼震，形成所谓的零平面。

图10为本发明前、后半规管理论零平面。

x＝水平线，y＝重力垂线。←→＝轻、重嵴顶牵拉嵴帽的方向。后半规管嵴帽疾病的患者，头前倾30°±时，后半规管嵴帽长轴处于垂直位，不向壶腹侧和管侧运动，为其零平面。前半规管嵴帽疾病的患者，头后仰60°±时，前半规管嵴帽长轴处于垂直位，不向壶腹侧和管侧运动，为其零平面。

向零平面的两侧转动头部，产生方向相反的眼震。

图中，1、模拟头部；11、水平半规管；12、前半规管；13、后半规管；14、耳石颗粒；15、垂直半规管总脚；16、水平半规管单脚；2、椭圆囊；21、椭圆囊斑；22、微纹；23、椭圆囊斑耳石膜；3、球囊；31、球囊斑；32、球囊斑耳石膜；41、内淋巴管；42、内淋巴囊；501、水平半规管壶腹；502、前半规管壶腹；503、后半规管壶腹；51、壶腹嵴嵴帽；52、粗大动纤毛；53、细小静纤毛；6、固定座；61、放置槽体；62、小组合口；63、小突出；64、覆盖槽；71、头顶固定带；72、额头固定带；73、下巴固定带。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例对本发明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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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

一种仿真前庭运作发生模型，其包括模拟头部1；对称设置在模拟头部1两侧的放大的仿真结构；为半规管；椭圆囊2；球囊3；同侧的半规管与椭圆囊2及球囊3相互连通；同侧半规管，椭圆囊2及球囊3形成一个连通且封闭的管腔；管腔内设置有与淋巴液密度相近的模拟液体；半规管、椭圆囊2及球囊3的位置与连通关系都模仿前庭系统的连接方式；且在半规管内设置耳石颗粒14；且在半规管与椭圆囊2的连通处设置保证模拟液体通过但阻挡耳石颗粒14通过的耳石拦截网；半规管的一端连通各自的壶腹；壶腹为中空结构，壶腹内灌注有与淋巴液密度相近的的模拟液体；另一端连接椭圆囊2。壶腹内设置壶腹嵴，壶腹嵴包括壶腹嵴嵴帽51，粗大动纤毛52与细小静纤毛53；模型上设置内淋巴囊42，内淋巴囊42通过内淋巴管41与球囊3与椭圆囊2连通。

通过将各放大的结构设置在头部，可以模拟头部1运动动作，从而可以通过头部运动直观的观察前庭运作发生的方式，运动轨迹，通过运动轨迹分析疾病发生的原因及疾病治疗的方法，协助医生找寻到更多可实施的有效的运动治疗方式，另外还可在研究中协助医生进行运作发生的模式与对应眼球运动的研究。

同侧椭圆囊2；球囊3；壶腹；部分内淋巴管41设置在带有相应放置槽体61内的固定座6上；

固定座6为从模拟头部1拆分出来的固定座6，固定座6组合到模拟头部1后形成完整模拟头部1；其通过组合的方式设置到模拟头部1；半规管自固定座6伸出。

模拟头部1两侧对称的设置容纳固定座6的缺口，缺口侧壁上设置与固定座6组合的组合结构。

组合结构为缺口侧壁上的小组合口62或小突出63；固定座6上设置对应的与小组合口62或小突出63组合的小突出63或者小组合口62；(图1)。或者，组合结构为设置到模拟头部1缺口底侧面的非转动组合槽口或组合杆；固定座6上设置对应的的组合杆或组合槽口。

在放置槽体61上设置防止放置槽体61内结构脱出的防脱阻拦结构。

防脱阻拦结构为透明的覆盖在放置槽体61上的覆盖槽64；覆盖槽64覆盖除半规管及淋巴囊外的其他部分，保证可以清楚观察结构。椭圆囊2，球囊3及壶腹设置为扣合组合的结构。且通过密封胶实现粘合实现密闭效果的结构。

半规管、内淋巴囊42及内淋巴管41为通过组合方式与椭圆囊2、球囊3及壶腹连接的可塑性的管体，通过密封胶实现密封。

为保证对前庭系统的清楚观察；其保证对前庭系统的整体体积放大倍数不小于1000倍。

围成的半规管的直径范围10-20cm；半规管的管径范围为3-8mm。

半规管的角度关系：双侧水平半规管11前高后低，和水平面成30°夹角(图6)。一侧前半规管12和对侧后半规管13形成的平面和矢状面成45°(图4)。水平半规管11平面和两对垂直半规管形成的两个平面互相垂直(图4)。左前右后半规管13和右前左后半规管13形成的平面互相垂直(图4)。三对半规管形成互相垂直的三个平面，使人体可以感受各方向的角加速度。椭圆囊2位于半规管下方，借壶腹、水平半规管单脚16、垂直半规管总脚15与同侧3个半规管连通(图1)球囊3位于椭圆囊2前下方(图1)。椭圆囊2和球囊3借其上的连通管互相连通，两个管汇合后形成内淋巴管41，通向外侧的内淋巴囊42(图1)。

水平半规管11的壶腹嵴、嵴帽和毛细胞纤毛的长轴和失状面呈30°夹角，和水平面呈30°夹角(图4，图6)。前半规管壶腹502嵴、嵴帽和毛细胞纤毛的长轴前高后低，和失状面呈45°夹角，和水平面呈30°夹角(图4，图6)。后半规管壶腹503嵴、嵴帽和毛细胞纤毛的长轴和失状面呈45°夹角，和水平面呈120°夹角(即和冠状垂直面呈30°夹角)(图4，图6)。

椭圆囊斑21为扇形结构，其所在的平面和水平半规管11平面平行，呈前高后低和水平面呈30°夹角。囊斑中线标注微纹22，微纹22两侧毛细胞排列方式为放射状排列，动纤毛在中线靠近微纹22侧，静纤毛远离微纹22侧(图1，图7，图8)。椭圆囊斑21的具体细微结构还包括其特殊的形态：在椭圆囊2周边的位置较高，在中间微纹22的位置较低，形成碟形结构(图8)。球囊斑为平躺的“倒7”字形结构，头端朝向上方，尾端朝向后内侧方。其所在的平面和同侧前半规管12、对侧后半规管13形成的平面平行。即和失状面呈45°夹角。囊斑中线标注微纹22，微纹22两侧毛细胞排列方式为对称式排列，动纤毛在远离微纹22一侧，静纤毛位于靠近微纹22一侧(图1，图7，图8)。球囊斑31的具体细微结构还包括其特殊的形态：在球囊3的周边位置较低，而在中间微纹22位置较高，形成山嵴样结构(图7)。椭圆囊斑21平面和球囊斑31平面互相垂直，椭圆囊斑21主要负责感知前后和左右直线加速运动，球囊斑31主要负责感受上下和前后加速运动，所以通过两个囊斑的功能，人体可以感受各个角度的直线加速运动。球囊斑耳石膜32内的毛细胞排列方式可以看出，毛细胞运动产生的有效刺激形式为上下运动和前后运动，所以可以感知人体上下运动和前后运动。椭圆囊斑耳石膜23内的毛细胞排列方式为可以看出，毛细胞运动产生的有效刺激形式为前后运动和左右运动，所以可以感知人体前后运动和左右运动。

头部模型由硅胶、塑料等透明材料制成。前庭系统的外壳和其外部的包裹部分由透明的塑料或者硅胶等物质制成，其中半规管材质为可塑性材料(可以通过3d打印技术或者工厂开模制作)。之所以选择可塑性材料制作半规管是因为可以根据需要调整半规管的角度达到某些解剖学要求，并在特殊情况下模拟一定程度的解剖变异。壶腹嵴嵴帽51由不溶于水的胶冻样材料制成，内部含有相同密度的动、静纤毛，嵴帽以及内部的纤毛；上述结构密度均和内淋巴模拟液相同，嵴帽封闭半规管的一端，使耳石颗粒14不能经此处流入椭圆囊2。由于其密度和内淋巴模拟液相同，故可以随着内淋巴模拟液的运动发生自由漂移。球囊斑31以及椭圆囊斑21和嵴帽类似，耳石膜由胶冻样材料制成，内部含密度相同的动、静纤毛，球囊斑31以及椭圆囊斑21中间位置标记有微纹22，球囊斑31和椭圆囊斑21的动静纤毛排列方式按照上文所述安装。整个耳石膜和内部的纤毛的密度和内淋巴模拟液相同，故可以随着模拟液的运动发生自由漂移。耳石颗粒14由二氧化硅等固体材料和磁性(如磁铁、磁流体)材料混合制成，使其具有一定的磁性。选用磁性材料制作“耳石颗粒14”是为了便于固定，可以根据需要观察病变过程中“耳石”的状态。在垂直半规管总脚15和水平半规管单脚16处固定一个不溶于水的纱窗样薄膜，形成耳石拦截网，阻碍耳石颗粒14回流至椭圆囊2，确保耳石颗粒14一直位于半规管中，不影响二次使用(图1)。将整个前庭模型外壳和内部结构按照解剖要求的角度和位置安装完毕后，注入适当粘度的流体如甘油、石蜡油等来模拟内淋巴液，然后完全封闭管腔。选用适当粘度的流体制作“内淋巴”是为了模拟内淋巴和耳石流动的速度，便于观察学习，其粘度既不能太低也不能太高，粘度太低会导致内淋巴和耳石颗粒14运动速度过快，粘度太高，会使观察等待的时间过长，这都会影响学习效果和学习效率。

实施例2

在实施例1的基础上，将固定座6的结构进行不同设置，具体为：固定座6为设置到完整模拟头部1上的固定座6；固定座6为软质固定座6，或者固定座6为带有与设置固定座6的模拟头部1位置形状一致的吻合窝的固定座6，且两侧固定座6通过头部固定带连接，且通过头部固定带设置固定到模拟头部1上。头部固定带包括弹性的头顶固定带71，额头固定带72，后脑固定带，还包括可调节长度的经下巴的下巴固定带73；通过4个位置的固定带设置，可以将固定座6牢固的设置在头部(图2)。还可以在治疗真实患者的时观察模型内的物质流动情况判断可能发生的临床症状。

实施例3

在实施例1的基础上，将固定座6与模拟头部1的组合方式进行不同设置，具体为：将模拟头部1均分为两个相等的固定座6，在固定座6底部设置插入模拟头部1上方的插杆；模拟头部1上设置容纳插杆的插孔，插杆与插孔横截面形状一致，且为非圆形，组合后不可发生角度变化的形状。插杆与插孔为任意的可实现组合的杆与孔，本领域技术人员结合文字描述可以容易知晓其形状，可以为椭圆形杆与椭圆形孔，长方形杆与长方形孔等。

实施例4

在实施例1及3的基础上，将固定座6的结构进行不同设置，具体为：将左右固定座6为一体设置的固定座6，固定座6左右两侧分别设置放置椭圆囊2；球囊3；壶腹；内淋巴管41的放置槽体61。此种设置一个整体模拟头部1上设置对应的放置槽体61及其他结构，固定座6与模拟头部1一体设置。

实施例5

在实施例1-4基础上，对防脱阻拦结构进行不同设置，具体为：防脱阻拦结构为在放置槽体61上设置的弧形弹性阻挡段或者将放置槽体61形状设置为有效防止注入模拟液体后的椭圆囊2；球囊3；壶腹；部分内淋巴管41脱出的形状。

实施例6

固定座6、防脱阻挡结构、椭圆囊2、球囊3及壶腹为3D打印的结构。通过3D的方式可以保证组合结构有效组合。

半规管、内淋巴囊42及内淋巴管41为与椭圆囊2、球囊3及壶腹一次性3D打印出的管体结构，

实施例7

在实施例1-6的基础下，前庭模型可以不包括模拟内淋巴囊42及内淋巴管41的结构，还可以包括不模拟壶腹的结构，其他部分结构相同，此种实施方式主要应用在一些不需模拟全部结构的前庭系统疾病时。

实施例8

一种3D打印方式制备仿真前庭运作发生模型的方法，

1、设置模拟头部1的数字模型，根据数字模拟头部1的情况设置固定座6数据，并在数字固定座6上设置数字的放置槽体61，并对应设置防脱阻挡结构；并3D设置数字化的可闭合的仿真半规管；仿真椭圆囊2；仿真球囊3；壶腹的管腔。

2、利用3D打印设备将模拟头部1，固定座6，防脱阻挡结构，还有包含仿真半规管；仿真椭圆囊2；仿真球囊3；壶腹的可闭合的管腔打印出来；

3、制备好壶腹嵴嵴帽51、纤毛、耳石膜、椭圆囊斑21、球囊斑31、耳石拦截网结构；

4、将固定座6设置到模拟头部1上，将可闭合的管腔设置到槽体内，后将制备好的壶腹嵴嵴帽51、纤毛、耳石膜、椭圆囊斑21、球囊斑31、耳石拦截网结构粘合到未闭合的管腔内部。

5、除保留注液孔与出气孔外，在完全封闭仿真半规管；仿真椭圆囊2；仿真球囊3；壶腹的管腔系统前，注入内淋巴模拟液和耳石颗粒14，后封闭空腔的管腔。

6、将固定座6通过组合结构与模拟头部1组合，前庭模型可以拆下来以后单独使用，观察其解剖结构。

耳石拦截网与半规管；仿真椭圆囊2；仿真球囊3；壶腹一起制备成数字模型，后3D打印出来。或者粘贴固定一个不溶于水的纱窗样薄膜。管腔为一分为二的扣合组合的空腔，通过密封胶实现粘合实现密闭效果的结构。各部分的材料都模拟前庭系统内的物质密度。

实施例7

前庭模型的运动模式

当“前庭模型”运动时，半规管将发生如下情况：内淋巴模拟液由于惯性会稍微滞后于模型的运动，由于模型里的嵴帽和嵴帽内的毛细胞纤毛与内淋巴模拟液密度相同，所以发生同步运动，使嵴帽朝向壶腹或背离壶腹运动，所以通过学习者的肉眼观察即可以判断此时嵴帽内毛细胞纤毛的运动方向，从而分析患者可能产生的症状。

当“前庭模型”运动时，球囊3和椭圆囊2将发生如下情况：球囊3和椭圆囊2里的内淋巴模拟液由于惯性会稍微滞后于模型的运动，由于模型里囊斑上的耳石膜和其内的毛细胞纤毛与内淋巴模拟液密度相同，所以发生同步运动，使耳石膜朝向某一个特定方向运动，所以通过学习者的肉眼观察即可以判断出此耳石膜内毛细胞纤毛的运动方向，从而分析患者可能产生的症状。

当嵴帽发生病变时，嵴帽密度可能会高于或者低于内淋巴液，所以在某些特殊体位下，在重力的作用下嵴帽和其内的毛细胞纤毛就可以发生偏斜，引起临床症状。以右侧水平半规管11嵴帽疾病为例：仰卧位时，水平半规管11嵴帽长轴的方向由内上斜向外下和重力垂线形成30°±的夹角，故患有嵴帽疾病的患者在仰卧位或俯卧位，并向右侧转头30°±时，右侧嵴帽长轴处于重力垂线，不向壶腹侧和管侧运动，不产生眼震，形成所谓的零平面(图9)。再比如：通过模型理论上推测垂直半规管嵴帽疾病零平面的位置：前半规零平面应在头后仰60°±，后半规管13零平面应在低头30°±，在这两个位置，前、后半规管13嵴帽长轴分别处于垂直位，不产向壶腹或背壶腹运动，不产生眼震，在零平面的两侧则产生方向相反的眼震(图10)。

上述实施例的说明只是用于理解本发明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也将落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种仿真前庭运作发生模型，其包括模拟头部；对称设置在模拟头部两侧的放大的仿真半规管；仿真椭圆囊；仿真球囊；其中，同侧的仿真半规管与仿真椭圆囊及仿真球囊相互连通；同侧仿真半规管，仿真椭圆囊及仿真球囊形成一个连通且封闭的通路；通路内设置有与淋巴液密度相近的液体；仿真半规管、仿真椭圆囊及仿真球囊的位置与连通关系都模仿前庭系统的连接方式；且在半规管内设置仿真耳石颗粒；且在仿真半规管与仿真椭圆囊的连通处设置保证液体通过但阻挡耳石颗粒通过的耳石拦截网。

2.根据权利要求1所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，同侧仿真半规管为水平半规管，前半规管与后半规管，任意两个半规管形成的平面相互垂直。

3.根据权利要求2所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，模型上设置内淋巴囊，内淋巴囊通过内淋巴管与球囊与椭圆囊连通。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，仿真半规管的一端连通各自的仿真壶腹；仿真壶腹为中空结构，壶腹内灌注有与淋巴液密度相近的的模拟液体；另一端连接椭圆囊。

5.根据权利要求4所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，水平半规管的壶腹嵴、嵴帽和动纤毛与静纤毛的长轴和失状面呈30°夹角，和水平面呈30°夹角；前半规管壶腹嵴、嵴帽和动纤毛与静纤毛的长轴前高后低，和失状面呈45°夹角，和水平面呈30°夹角；后半规管壶腹嵴、嵴帽和毛细胞纤毛的长轴和失状面呈45°夹角，和水平面呈120°夹角；椭圆囊斑为扇形结构，其所在的平面和水平半规管平面平行，呈前高后低和水平面呈30°夹角；囊斑中线标注微纹，微纹两侧动纤毛与静纤毛排列方式为放射状排列，动纤毛在中线靠近微纹侧，静纤毛远离微纹侧；球囊斑为平躺的“倒7”字形结构，头端朝向上方，尾端朝向后内侧方；其所在的平面和同侧前半规管、对侧后半规管形成的平面平行；球囊斑耳石膜内的动纤毛与静纤毛的运动产生的有效刺激形式为上下运动和前后运动；椭圆囊斑耳石膜内的动纤毛与静纤毛的运动产生的有效刺激形式为前后运动和左右运动。

6.根据权利要求3所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，同侧仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹；部分内淋巴管设置在带有相应放置槽体内的固定座上。

7.根据权利要求6所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，在放置槽体上设置防止放置槽体内结构脱出的防脱阻拦结构。

8.根据权利要求6所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，固定座为软质固定座，或者固定座为带有与设置固定座的模拟头部位置形状一致的吻合窝的固定座，且两侧固定座通过头部固定带连接，且通过头部固定带设置固定到模拟头部上；或者，固定座为从模拟头部拆分出来的固定座，固定座组合到模拟头部后形成完整模拟头部；其通过组合的方式设置到模拟头部；半规管自固定座伸出；又或者，左右固定座为一体设置的固定座，固定座左右两侧分别设置放置仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹；内淋巴管的放置槽体。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的仿真前庭运作发生模型的制备方法，其特征在于，

1)首先制作模拟头部，及固定座，在固定座上设置放置槽体；制作仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹等结构的外壳结构，暂时不封闭管腔。

2)将制作好的壶腹嵴嵴帽、纤毛、耳石膜、椭圆囊斑、球囊斑、耳石拦截网等结构粘接到相应位置；

3)将外壳进行粘合封闭，在完全封闭这个管道系统前注入内淋巴模拟液和耳石颗粒；

4)将固定座通过组合结构设置到模拟头部上，或者将固定座通过固定绑带固定于真实患者头部或者完整的模拟头部上。

10.根据权利要求9所述的仿真前庭运作发生模型，其特征在于，仿真椭圆囊；仿真球囊；壶腹，内淋巴管结构的外壳形成可拼接的半管或半腔。

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