一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法技術

本發明專利技術涉及一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法，屬于生物醫學技術領域。該方法包括以下步驟：S1：通過核磁共振掃描人體大腦數據，獲取頭骨、灰質和白質表面的三維結構數據；S2：將頭骨、灰質和白質的三維數據導入3dsmax中進行合并、降低模型細節、加殼處理；S3：根據步驟S2所得到的數據，進行模型的制作；S4：在各個組織對應的空腔內填充相對應的模擬材料，即介電常數和導電率和對應組織相當的材料，完成模型制作；S5：在模型內設置小橡膠袋，將注射器通過塑料導管與設置在大腦模型內的小橡膠袋相聯，調節橡膠袋中血液的體積以模擬血腫的變化。本發明專利技術制作方便、能夠真實反應電磁波在經過多層非均勻結構大腦的結果、模擬大腦血腫實際狀況，可在基于電磁學的腦血腫監測技術的研究中使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于生物醫學
，涉及一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法。
技術介紹
在臨床醫學上，腦出血是一種發病率和死亡率都很高的腦部疾病。引發腦出血的原因有很多，其中主要有高血壓、腦血管畸形以及腦外傷等。自發性腦出血是威脅中老年人健康的主要疾病之一，隨著人口老齡化的加劇，腦出血更有爆發式增長的趨勢。腦出血病患中，血腫擴大和再出血是臨床常見的情況，隨著血腫的增大，會對大腦造成不可逆的嚴重傷害，甚至是死亡。由于血液的介電常數和導電率明顯大于大腦平均組織，因此一些新型腦血腫監測技術正是基于這個原理來評估腦血腫的病情。在發展這些腦血腫監測技術的研究中，需要一種能夠模擬腦血腫的模型。因為大腦的組織結構非常復雜，是一種多層、且非均勻的電介質，電磁波在穿透大腦的時候，會發生復雜的反射及散射。目前一些新型腦血腫監測技術的研究中，大多采用動物模型或者是單一的材料來模擬大腦，但是動物模型無法精確的控制腦血腫的大小，且制作麻煩，采用單一材料的大腦模型，得到的實驗結果和實際值會發生較大的誤差。在腦血腫監護技術的研究中，當前迫切需要一種能夠模擬出大腦的多層非均勻結構的介電性能，能夠精確改變腦血腫程度，且制作方便快捷的腦血腫模型，從而實現為監測技術提供一個更為真實的腦血腫模型，達到獲得更為可靠的模擬實驗數據的目的。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法，該模型不僅能夠模擬出大腦的多層復雜的組織結構，還能模擬出大腦對應組織的介電性能的特點。為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法，包括以下步驟：S1：通過高分辨率的T1加權成像核磁共振掃描人體大腦數據，獲取頭骨、灰質和白質表面的三維結構數據；S2：將頭骨、灰質和白質的三維數據導入3dsmax中進行合并、降低模型細節、加殼處理；S3：根據步驟S2所得到的數據，進行模型的制作；S4：在各個組織對應的空腔內填充相對應的模擬材料，即介電常數和導電率和對應組織相當的材料，完成模型制作。進一步，本方法還包括步驟S5：在模型內設置小橡膠袋，將注射器通過塑料導管與設置在大腦模型內的小橡膠袋相聯，可調節橡膠袋中血液的體積以模擬血腫的變化。進一步，在步驟S3中，通過3D打印方法進行模型的制作。進一步，在該大腦模型中，皮膚、頭骨、腦脊液、灰質、白質對應的各部分結構都是分割開的空腔結構，相鄰空腔之間壁的厚度為1毫米(需采用打印分辨率高的3D打印機)，從而能夠最大限度的減低打印材料對腦血腫模型在研究中的影響。進一步，模擬大腦灰質、白質和皮膚的材料分別由不同比例的明膠、脫氫醋酸鈉、氯化鈉和水混合而成；模擬大腦頭骨的材料由硅樹膠和碳纖維混合而成；模擬腦脊液的材料由乙醇、氯化鈉和水混合而成。本專利技術的有益效果在于：本專利技術采用的3D打印技術，制作出來的腦部結構框架，能夠真實的反應大腦內部多層組織的復雜形態結構。根據各組織的介電常數和導電率來制作模擬材料，并且填充進3D打印的大腦模型中，使大腦模型在電磁學領域能夠更真實的模擬大腦情況。通過調節大腦模型內橡膠袋內部的血液的體積，能夠模擬腦血腫的程度，在制作的過程中也可隨意改變橡膠袋的位置以模擬腦血腫發生的不同位置。本專利技術具有制作方便快捷、能夠真實反應電磁波在經過多層非均勻結構大腦的結果、還能模擬大腦腦血腫實際狀況等特點，可在基于電磁學的腦血腫監測技術的研究中使用。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本專利技術提供如下附圖進行說明：圖1為本專利技術所述方法的流程示意圖；圖2為本專利技術的結構示意圖。具體實施方式下面將結合附圖，對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述。在本專利技術中，采用3D打印技術，能夠方便快捷的制作出形態結構和各組織一致的模型，但是3D打印所采用的材料又不能滿足能夠模擬大腦各組織的介電特性，因此只能將各組織部分制作成空腔結構，3D打印的也只是一個框架，然后通過填充能夠模擬大腦各組織的材料，這樣達到既能夠保持人體大腦各組織復雜的形態結構，又能模擬各組織的介電性能。圖1為本專利技術所述方法的流程示意圖，如圖所示，本專利技術所述方法包括以下步驟：S1：通過高分辨率的T1加權成像核磁共振掃描人體大腦數據，獲取頭骨、灰質和白質表面的三維結構數據；S2：將頭骨、灰質和白質的三維數據導入3dsmax中進行合并、降低模型細節、加殼處理；S3：根據步驟S2所得到的數據，進行模型的制作；S4：在各個組織對應的空腔內填充相對應的模擬材料，即介電常數和導電率和對應組織相當的材料，完成模型制作。S5：在模型內設置小橡膠袋，將注射器通過塑料導管與設置在大腦模型內的小橡膠袋相聯，可調節橡膠袋中血液的體積以模擬血腫的變化。圖2為本專利技術的結構示意圖，在本實施例中，在大腦模型中，皮膚、頭骨、腦脊液、灰質、白質對應的各部分結構都是分割開的空腔結構，相鄰空腔之間壁的厚度為1毫米，這樣能夠最大限度的減低打印材料對腦血腫模型在研究中的影響。作為本實施例的一種改進，在各個組織對應的空腔內填充相對應的模擬材料。作為本實施例的另一種改進，模擬大腦灰質、白質和皮膚的材料分別由不同比例的明膠、脫氫醋酸鈉、氯化鈉和水混合而成；模擬大腦頭骨的材料由硅樹膠和碳纖維混合而成；模擬腦脊液的材料由乙醇、氯化鈉和水混合而成。最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本專利技術的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本專利技術進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本專利技術權利要求書所限定的范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法，其特征在于：包括以下步驟：S1：通過高分辨率的T1加權成像核磁共振掃描人體大腦數據，獲取頭骨、灰質和白質表面的三維結構數據；S2：將頭骨、灰質和白質的三維數據導入3dsmax中進行合并、降低模型細節、加殼處理；S3：根據步驟S2所得到的數據，進行模型的制作；S4：在各個組織對應的空腔內填充相對應的模擬材料，即介電常數和導電率和對應組織相當的材料，完成模型制作。

【技術特征摘要】
1.一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法，其特征在于：包括以下步驟：S1：通過高分辨率的T1加權成像核磁共振掃描人體大腦數據，獲取頭骨、灰質和白質表面的三維結構數據；S2：將頭骨、灰質和白質的三維數據導入3dsmax中進行合并、降低模型細節、加殼處理；S3：根據步驟S2所得到的數據，進行模型的制作；S4：在各個組織對應的空腔內填充相對應的模擬材料，即介電常數和導電率和對應組織相當的材料，完成模型制作。2.根據權利要求1所述的一種多層非均勻結構的腦血腫模型的制作方法，其特征在于：本方法還包括步驟S5：在模型內設置小橡膠袋，將注射器通過塑料導管與設置在大腦模型內的小橡膠袋相聯，可調節橡膠袋中血液的體積以模擬血腫的變化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣宇皓，楊力，巨陽，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：重慶;50