CN115547167A - 一种神经内镜脑血肿清除训练模型及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种神经内镜脑血肿清除训练模型及其制备方法，涉及医疗器械领域。模型包括模拟头颅骨，模拟头颅骨的内部颅腔填充有模拟脑组织，模拟脑组织内包裹有模拟血肿，模拟脑组织表面形成有仿照人体大脑组织的天然沟裂，天然沟裂包括脑纵裂、脑侧裂、脑额裂中的一种或多种，模拟头颅骨开设有供于手术的颅口。本申请制作的模型可以适用于训练配合大脑天然沟裂结构如脑额裂、脑侧裂、脑纵裂的暴露空间进行血肿清除的手术，可以模拟从天然沟裂位置作为手术入口路径深入模拟脑组织的内部，同时本申请模拟脑组织的弹性较高，可以满足手术仪器轻微掰动以大面积暴露天然沟裂表面的效果，避免发生断裂。

Description

一种神经内镜脑血肿清除训练模型及其制备方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种神经内镜脑血肿清除训练模型及其制备方法。

背景技术

脑出血是各类疾病所致的脑实质内血管破裂引发的出血病症，早期死亡率极高，而幸存者中多数残留有不同程度的并发症和后遗症，目前通过微创穿刺引流治疗颅内血肿的手术方法发展迅速，具有创伤小、后遗症和并发症少的优点。

现有的脑出血模型有的利用椰壳制作脑壳模型，利用魔芋粉、红墨水、黑墨水、豆粉等制作的脑出血组织模型，用来进行在内镜下清除血肿的训练。该模型在一部程度上可帮助对内镜下血肿清除过程及相关器械的使用进行熟练，但该模型形态与临床脑出血情况相差较大，且缺乏脑组织颅面重要解剖标志，制作的脑组织结构较为单一、简略。

对于脑组织深部的血肿清除情况时，现有的脑血肿模型难以用于训练配合大脑天然沟裂结构如脑侧裂、脑纵裂、脑额裂的暴露空间进行血肿清除的手术，不能实现对具有针对性手术入路的血肿清除术进行相关的操作练习。

发明内容

本发明提供了一种神经内镜脑血肿清除训练模型及其制备方法，用于训练配合大脑天然沟裂结构的暴露空间进行血肿清除的手术。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种神经内镜脑血肿清除训练模型，包括模拟头颅骨，所述模拟头颅骨的内部颅腔填充设置有模拟脑组织，所述模拟脑组织内包裹设置有区别于模拟脑组织颜色的模拟血肿，所述模拟脑组织表面形成有仿照人体大脑组织的天然沟裂，所述天然沟裂包括脑额裂、脑纵裂、脑侧裂中的一种或多种，所述模拟头颅骨开设有供于手术的颅口；

其中，所述模拟脑组织包括以下质量分数的组分：9-11％凝胶剂、0.3-0.6％明矾、0.8-1.2％三乙醇胺、0.3-0.6％氢氧化钠、1.5-2.5％聚丙烯酸丁脂、0.3-0.6％碳酸钠和余量的水，凝胶剂由质量比为9：1的明胶和羟乙基琼脂糖复配而成。

通过采用上述方案，本申请制作的模型可以适用于训练配合大脑天然沟裂结构如脑侧裂、脑纵裂、脑额裂的暴露空间进行血肿清除的手术，模拟脑组织表面的纵裂和侧裂类似于人脑组织的天然沟裂，同时本申请模拟脑组织的弹性较高，可以满足手术仪器轻微掰动以大面积暴露脑天然沟裂表面的效果，避免发生断裂，从脑天然沟裂位置作为手术入口路径深入模拟脑组织的内部时，该手术路径在实际大脑手术过程对脑组织的损伤可以降到最小。

作为优选方案，所述模拟血肿包括以下质量分数的组分：1-2wt％琼脂、0.5-2wt％的氧化铁和余量的水。

作为优选方案，所述模拟血肿包括以下质量分数的组分：2wt％琼脂、2wt％的氧化铁和余量的水。

作为优选方案，所述模拟脑组织包括以下质量分数的组分：10％凝胶剂、0.5％明矾、0.1％三乙醇胺、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂、0.5％碳酸钠和余量的水。

作为优选方案，所述模拟头颅骨的底部开设有用于填充模拟脑组织到颅腔的开口，所述开口可拆卸盖合设置有托板。

作为优选方案，所述模拟头颅骨设置有圆柱，所述托板一侧于模拟头颅骨转动连接，所述托板另一侧设置有搭扣，所述搭扣与圆柱过盈搭接。

作为优选方案，所述模拟血肿为红色，所述颅口对应开设于脑额裂、脑侧裂或脑纵裂相应的位置。

为了解决上述技术问题，本发明目的之二提供了一种神经内镜脑血肿清除训练模型的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用金属镓材质的模具作为模拟脑组织成型的模具，模具的内部配合形成有与人体大脑组织表面天然沟裂相配合的结构，在金属镓模具表面铺一层轮廓相同的塑料膜，以隔离模拟脑组织液与模具的接触；

(2)将配置好的模拟脑组织液控制温度在30℃℃左右分多次倒入模具的塑料膜内并冷藏成型；

(3)挖空成型后模拟脑组织的模拟血肿位置，注入温度为45-50℃左右的模拟血肿液，冷藏成型制得模拟血肿，再倒入30℃左右的模拟脑组织液填补挖空的位置，冷藏成型；

(4)将模具放置于温度为35-40℃的条件下进行水浴处理脱模，模具完全溶解后，小心剥离包裹在模拟脑组织外的塑料膜，避免损坏模拟脑组织，制得模拟脑组织；

(5)将模拟脑组织从开口位置填充到模拟头颅骨的颅腔内部，将模拟头颅骨开口处多余出来的部分用刀切割到与开口齐平，将托板盖合在开口位置，制得脑血肿清除训练模型。

通过采用上述方案，本申请模拟脑组织液的凝固点在30℃左右，模具的熔点在30℃左右，将模拟脑组织液分多次加入模具时可以避免模具的融化，同时由于凝固后的模拟脑组织凝胶较为脆弱且表面沟痕较深，利用水浴加热实现脱模的方式，可以保证模拟脑组织液表面结构的完整性，同时水浴加热的温度低于模拟脑组织的熔点，避免了凝胶的融化，实现了表面带有天然沟裂模拟脑组织的制备。

作为优选方案，在步骤(2)中，所述模拟脑组织液的配置方法为：将明胶和70％的水在60-70℃混合，将琼脂和30％的水在60-70℃混合后，再将两个溶液以及其他组分混和均匀，冷却到30-35℃，制得模拟脑组织液。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

1、本申请模拟脑组织表面类似于人脑组织表面的天然沟裂，同时本申请模拟脑组织的弹性较高，可以满足手术仪器轻微掰动以大面积暴露天然沟裂表面的效果，避免发生断裂。

2、本申请制作的模型可以适用于训练配合大脑天然沟裂结构如脑额裂、脑侧裂、脑纵裂的暴露空间进行血肿清除的手术，可以模拟从天然沟裂位置作为手术入口路径深入模拟脑组织的内部，该手术路径在实际大脑手术过程对脑组织的损伤可以降到最小。

3、因为羟乙基琼脂粉的熔点高于明胶的熔点，本申请加入足够量的羟乙基琼脂粉时提高混合凝胶的熔点，同时添加的明矾可以进一步提高熔点，利用三乙醇胺和聚丙烯酸丁脂对明胶进行改性，以进一步提高凝胶的弹性，碳酸钠可以促使明胶的胶原纤维收缩，阻止膨胀，从而提高凝胶强度和弹性。

4、本申请模拟脑组织液的凝固点在30℃左右，模具的熔点在30℃左右，将模拟脑组织液分多次加入模具时可以避免模具的融化，同时由于凝固后的模拟脑组织凝胶较为脆弱且表面沟痕较深，利用水浴加热实现脱模的方式，可以保证模拟脑组织液表面结构的完整性，同时水浴加热的温度低于模拟脑组织的熔点，避免了凝胶的融化，实现了表面带有天然沟裂模拟脑组织的制备。

附图说明

图1：为本发明实施例中一种神经内镜脑血肿清除训练模型的立体结构示意图；

图2：为本发明实施例中一种神经内镜脑血肿清除训练模型的剖面结构图；

图3：为本发明实施例制备神经内镜脑血肿清除训练模型方法中金属镓材质的模具剖面结构图；

其中，说明书附图的附图标记如下：

1、模拟头颅骨；2、模拟脑组织；3、模拟血肿；4、托板；5、脑纵裂；6、脑侧裂；7、脑额裂；8、开口；9、颅口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

表1-本申请实施例中原料的来源和型号

原料名称	型号	厂家
			羟乙基琼脂	A4018	西格玛Sigma-Aldrich
琼脂	03311351	山东四扬生物科技有限公司
			明胶	食品级120-250动力	富源

制备例一

一种模拟脑组织液，包括质量分数为10％凝胶剂、0.5％明矾、1％三乙醇胺、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂、0.5％碳酸钠和余量的水，凝胶剂由质量比为9：1的明胶和羟乙基琼脂糖复配而成；将明胶和70％的水在70℃混合，将琼脂和30％的水在70℃混合后，再将两个溶液以及其他组分混和均匀，于4℃左右的温度条件下冷藏；凝固后凝胶的熔点为50-55℃，凝固点为28℃-30℃，采用流变仪测量弹性模量为2.6MPa。

制备例二

一种模拟脑组织液，包括质量分数为10％凝胶剂、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂、0.5％碳酸钠和余量的水，凝胶剂为明胶；将明胶和水在70℃混合，再与其他组分混和均匀，于4℃左右的温度条件下冷藏；凝固后凝胶的熔点为27-29℃，凝固点为23℃-25℃，采用流变仪测量弹性模量为5.9MPa。

制备例三

一种模拟脑组织液，包括质量分数为2％羟乙基琼脂糖、0.5％明矾、1％三乙醇胺、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂、0.5％碳酸钠和余量的水；将琼脂和水在70℃混合后，再与其他组分混和均匀，于4℃左右的温度条件下冷藏；凝固后凝胶的熔点为65-70℃，凝固点为28℃-30℃，采用流变仪测量弹性模量为0.5MPa。

制备例四

一种模拟脑组织液，包括质量分数为10％凝胶剂、0.5％明矾、1％三乙醇胺、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂、0.5％碳酸钠和余量的水，凝胶剂由20：1的明胶和羟乙基琼脂复配而成；将明胶和70％的水在70℃混合，将琼脂和30％的水在70℃混合后，再将两个溶液以及其他组分混和均匀，于4℃左右的温度条件下冷藏；凝固后凝胶的熔点为34-36℃，凝固点为23℃-25℃，采用流变仪测量弹性模量为3.7MPa。

制备例五

一种模拟脑组织液，包括质量分数为10％凝胶剂、0.5％明矾、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂、0.5％碳酸钠和余量的水，凝胶剂由质量比为9：1的明胶和羟乙基琼脂糖复配而成；将明胶和70％的水在70℃混合，将琼脂和30％的水在70℃混合后，再将两个溶液以及其他组分混和均匀，于4℃左右的温度条件下冷藏；凝固后凝胶的熔点为55-60℃，凝固点为28℃-30℃，采用流变仪测量弹性模量为1.6MPa。

制备例六

一种模拟脑组织液，包括质量分数为10％凝胶剂、0.5％明矾、1％三乙醇胺、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂和余量的水，凝胶剂由质量比为9：1的明胶和羟乙基琼脂糖复配而成；将明胶和70％的水在70℃混合，将琼脂和30％的水在70℃混合后，再将两个溶液以及其他组分混和均匀，于4℃左右的温度条件下冷藏；凝固后凝胶的熔点为55-60℃，凝固点为28℃-30℃，采用流变仪测量弹性模量为2.1MPa。

制备例七

一种模拟脑组织液，包括质量分数为10％凝胶剂、0.5％明矾、1％三乙醇胺、0.5％氢氧化钠、0.5％碳酸钠和余量的水，凝胶剂由质量比为9：1的明胶和羟乙基琼脂糖复配而成；将明胶和70％的水在70℃混合，将琼脂和30％的水在70℃混合后，再将两个溶液以及其他组分混和均匀，于4℃左右的温度条件下冷藏；凝固后凝胶的熔点为55-60℃，凝固点为28℃-30℃，采用流变仪测量弹性模量为1.9MPa。

本申请要求选用熔点在50℃以上、凝固点在30℃以下且弹性性能较优的凝胶，制备例2和4由于明胶含量过多，导致凝胶的分子网络主要以明胶为主，凝胶的熔点较低，这是因为羟乙基琼脂粉的熔点高于明胶的熔点，当加入足够量的羟乙基琼脂粉时可以提高混合凝胶的熔点，同时添加的明矾可以进一步提高熔点；制备例3由于单纯采用羟乙基琼脂作为凝胶剂，凝胶的脆性增加，弹性大幅下降，不能满足要求；制备例5未添加三乙醇胺，制备例7未添加聚丙烯酸丁脂，三乙醇胺和聚丙烯酸丁脂均可以对明胶进行改性，以提高凝胶的弹性；制备例6未添加碳酸钠，碳酸钠可以促使明胶的胶原纤维收缩，阻止膨胀，从而提高凝胶强度，凝胶的弹性同步得到提高。基于熔点、凝固点和弹性模量参数的考量，本申请以下实施例优选采用制备例1的模拟脑组织液。

实施例一

一种神经内镜脑血肿清除训练模型，如图1-2所示，包括模拟头颅骨1和托板4，模拟头颅骨1仿照人脑人脑颅骨进行仿照，模拟头颅骨1的内部为空腔设置的颅腔，颅腔内填充有模拟脑组织2，模拟脑组织2内包裹设置有模拟血肿3，模拟血肿3在模拟脑组织2的位置可以根据实际病例或训练要求进行设计，模拟血肿3设置为红色，用于区别于模拟脑组织2结构，模拟血肿3由1wt％的琼脂、1wt％的氧化铁和余量的水制得。

具体地，模拟脑组织2表面形成有仿照人体大脑组织表面的天然沟裂，包括靠近模拟头颅骨1额头的脑额裂7、靠近模拟头颅骨1颅顶的脑纵裂5、分别靠近模拟头颅骨1两侧的脑侧裂6。模拟头颅骨1对应脑额裂7、脑纵裂5或脑侧裂6的位置开设有颅口9，用于从模拟脑组织2天然沟裂暴露的空间作为手术入口以清除模拟血肿3，该手术路径在清除血肿的同时以最大程度保护脑组织，在本实施例中，两个颅口9根据模拟血肿3的位置设计分别开设于模拟头颅骨1靠近脑侧裂6和脑额裂7的位置。

具体地，模拟头颅骨1的底部设置有与颅腔相连通的开口8，托板4密闭盖合设置于模拟头颅骨1的开口8位置，托板4的一侧与模拟头颅骨1的开口8铰接，托板4的另一侧通过锁合件与模拟头盖骨可拆卸连接，锁合件设置为搭扣，模拟头盖骨靠近开口8的外侧固定设置有圆柱，搭扣与固定柱过盈配合搭接。

上述一种神经内镜脑血肿清除训练模型的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用金属镓材质的模具作为模拟脑组织2成型的模具，如图3所示，模具的内部配合形成有与人体大脑组织表面天然沟裂相配合的结构，将模具于25℃以下的环境中冷藏或制作模拟脑组织2，在金属镓模具表面铺一层轮廓相同的塑料膜，以隔离模拟脑组织液与模具的接触；

(2)将配置好的模拟脑组织液控制温度在30℃左右分多次倒入模具的塑料膜内并于4℃冷藏成型，制得模拟脑组织2，模拟脑组织液采用制备例1中的模拟脑组织液；

(3)挖空成型后模拟脑组织2的模拟血肿3位置，注入温度为45-50℃左右的模拟血肿液，4℃冷藏成型制得模拟血肿3，再倒入30℃左右的模拟脑组织液填补挖空的位置，4℃冷藏成型，模拟血肿液包括2wt％琼脂、2wt％氧化铁和余量的水；

(4)由于金属镓的熔点为30℃，将模具放置于温度为35-40℃的条件下进行水浴处理脱模，模具完全溶解后，小心剥离包裹在模拟脑组织2外的塑料膜，避免损坏模拟脑组织2，制得模拟血肿3包裹于内部的模拟脑组织2；

(5)将模拟脑组织2从开口8位置填充到模拟头颅骨1的颅腔内部，模拟脑组织2的脑额裂7、脑纵裂5和脑侧裂6分别对应模拟头颅骨1的相应位置，将模拟头颅骨1开口8处多余出来的部分用刀切割到与开口8齐平，将托板4盖合在开口8位置，将搭扣与圆柱相互固定连接，制得脑血肿清除训练模型。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种神经内镜脑血肿清除训练模型，其特征在于，包括模拟头颅骨(1)，所述模拟头颅骨(1)的内部颅腔填充设置有模拟脑组织(2)，所述模拟脑组织(2)内包裹设置有区别于模拟脑组织(2)颜色的模拟血肿(3)，所述模拟脑组织(2)表面形成有仿照人体大脑组织的天然沟裂，所述天然沟裂包括脑纵裂(5)、脑侧裂(6)、脑额裂(7)中的一种或多种，所述模拟头颅骨(1)开设有供于手术的颅口(9)；

其中，所述模拟脑组织(2)包括以下质量分数的组分：9-11％凝胶剂、0.3-0.6％明矾、0.8-1.2％三乙醇胺、0.3-0.6％氢氧化钠、1.5-2.5％聚丙烯酸丁脂、0.3-0.6％碳酸钠和余量的水，凝胶剂由质量比为9：1的明胶和羟乙基琼脂糖复配而成。

2.如权利要求1所述的一种神经内镜脑血肿清除训练模型，其特征在于，所述模拟血肿(3)包括以下质量分数的组分：1-2wt％琼脂、0.5-2wt％的氧化铁和余量的水。

3.如权利要求2所述的一种神经内镜脑血肿清除训练模型，其特征在于，所述模拟血肿(3)包括以下质量分数的组分：2wt％琼脂、2wt％的氧化铁和余量的水。

4.如权利要求1所述的一种神经内镜脑血肿清除训练模型，其特征在于，所述模拟脑组织(2)包括以下质量分数的组分：10％凝胶剂、0.5％明矾、0.1％三乙醇胺、0.5％氢氧化钠、2％聚丙烯酸丁脂、0.5％碳酸钠和余量的水。

5.如权利要求1所述的一种神经内镜脑血肿清除训练模型，其特征在于，所述模拟头颅骨(1)的底部开设有用于填充模拟脑组织(2)到颅腔的开口(8)，所述开口(8)可拆卸盖合设置有托板(4)。

6.如权利要求5所述的一种神经内镜脑血肿清除训练模型，其特征在于，所述模拟头颅骨(1)设置有圆柱，所述托板(4)一侧于模拟头颅骨(1)转动连接，所述托板(4)另一侧设置有搭扣，所述搭扣与圆柱过盈搭接。

7.如权利要求1所述的一种神经内镜脑血肿清除训练模型，其特征在于，所述模拟血肿(3)为红色，所述颅口(9)对应开设于脑额裂(7)、脑侧裂(6)或脑纵裂(5)相应的位置。

8.一种如权利要求5或6所述神经内镜脑血肿清除训练模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用金属镓材质的模具作为模拟脑组织(2)成型的模具，模具的内部配合形成有与人体大脑组织表面天然沟裂相配合的结构，在金属镓模具表面铺一层轮廓相同的塑料膜，以隔离模拟脑组织液与模具的接触；

(2)将配置好的模拟脑组织液控制温度在30℃左右分多次倒入模具的塑料膜内并冷藏成型；

(3)挖空成型后模拟脑组织的模拟血肿(3)位置，注入温度为45-50℃左右的模拟血肿液，冷藏成型制得模拟血肿(3)，再倒入30℃左右的模拟脑组织液填补挖空的位置，冷藏成型；

(4)将模具放置于温度为35-40℃的条件下进行水浴处理脱模，模具完全溶解后，小心剥离包裹在模拟脑组织(2)外的塑料膜，避免损坏模拟脑组织(2)，制得模拟脑组织(2)；

(5)将模拟脑组织(2)从开口(8)位置填充到模拟头颅骨(1)的颅腔内部，将模拟头颅骨(1)开口(8)处多余出来的部分用刀切割到与开口(8)齐平，将托板(4)盖合在开口(8)位置，制得脑血肿清除训练模型。

9.如权利要求8所述的一种神经内镜脑血肿清除训练模型的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述模拟脑组织液的配置方法为：将明胶和70％的水在60-70℃混合，将琼脂和30％的水在60-70℃混合后，再将两个溶液以及其他组分混和均匀，冷却到30-35℃，制得模拟脑组织液。

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