專利名稱：手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，該血管模型用于在進(jìn)行動(dòng)脈靜脈的血管治療之前掌握患部附近的血管的立體位置關(guān)系，事先確定手術(shù)方法，并 且預(yù)測(cè)手術(shù)處置結(jié)果對(duì)血管造成的形狀變化，從而能夠進(jìn)行最合適的處理。特別是涉及 一種用于利用夾鉗和線圈或支架進(jìn)行腦動(dòng)脈瘤的血管治療的情況的手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管 模型的制造方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)脈靜脈的血管治療中，涉及動(dòng)脈的主要是動(dòng)脈瘤處置、血管旁路、切斷、吻 合等，涉及靜脈的是進(jìn)行靜脈瘤處置、血管照影導(dǎo)管、短路、切除及利用激光或放射線 燒蝕等。就該治療中的動(dòng)脈瘤而言，即使存在未破裂的動(dòng)脈瘤也就沒有癥狀，但動(dòng)脈瘤 破裂時(shí)，會(huì)引起內(nèi)出血，導(dǎo)致攸關(guān)性命的很嚴(yán)重的后果。例如，如果是腦動(dòng)脈瘤的話，在發(fā)現(xiàn)了存在破裂危險(xiǎn)的動(dòng)脈瘤的情況下，廣泛 采用以下治療，即，通過從外側(cè)夾持動(dòng)脈瘤根部，切斷流向瘤內(nèi)的血液，或者通過向動(dòng) 脈瘤內(nèi)部留置線圈或向瘤的根部的血管內(nèi)部留置各種支架，避免血液流入動(dòng)脈瘤內(nèi)。動(dòng)脈瘤是以山形向血管外部膨脹的瘤，例如，從夾鉗離山形的根部越近就越能 防止動(dòng)脈瘤破裂的觀點(diǎn)來看，這種方式是優(yōu)選的，但當(dāng)夾鉗的位置過于接近動(dòng)脈瘤的山 形的根部時(shí)，則容易出現(xiàn)或引起由夾持后的夾鉗位置附近的血管膜變窄、變形或彎曲而 導(dǎo)致的動(dòng)脈瘤附近的血管的立體形狀發(fā)生變化，使血流形狀不穩(wěn)定，阻礙血流的順暢流 動(dòng)。同樣地，由于線圈或支架的尺寸或留置位置，也會(huì)引起手術(shù)后的血流形狀不穩(wěn)定。此外，在未破裂的動(dòng)脈瘤的手術(shù)中，在切開手術(shù)位置的狀態(tài)下或插入用于夾 鉗、線圈或支架的血管造影導(dǎo)管的狀態(tài)下，在該狀態(tài)下進(jìn)行處置時(shí)，即使確認(rèn)到血流的 形狀和流動(dòng)沒有異常，在使手術(shù)位置的切開狀態(tài)吻合、拔出血管造影導(dǎo)管的手術(shù)后，由 于柔軟且很細(xì)的血管的張力發(fā)生改變，因此，在手術(shù)中不能確認(rèn)手術(shù)后的血管形狀的穩(wěn) 定性。在這種情況下，在發(fā)現(xiàn)了順暢的血管內(nèi)流動(dòng)被阻礙時(shí)，會(huì)導(dǎo)致再次手術(shù)，從最初 開始重新進(jìn)行夾持等動(dòng)脈瘤處置。在該情況下，如果進(jìn)行如下手術(shù)前模擬，即，制造實(shí)際患者的血管形狀的模 型，試驗(yàn)夾鉗的種類、數(shù)量及位置或線圈等的留置位置和方法，確認(rèn)處置后的血管立體 形狀不會(huì)變成阻礙血流的形狀，這樣，就能在手術(shù)時(shí)迅速地進(jìn)行最合適的夾鉗、線圈或 支架處置，因此，對(duì)于患者和手術(shù)操作者都有很大的好處。作為手術(shù)模擬用模型，本申請(qǐng)的申請(qǐng)人已經(jīng)提出了一種利用積層造型方法制造 手術(shù)模擬用人骨模型的方法，該方法將手術(shù)模擬用人骨模型展開為薄膜狀，然后通過由 激光燒結(jié)粉末材料制作各薄膜(專利文獻(xiàn)1)。但是，該制造方法是一種利用與人骨相同程度的硬度、容易切削的材質(zhì)形成的 人骨模型，該制造方法無法制造像本發(fā)明的血管那樣具有柔性的血管形狀的模型。
在利用這樣的硬質(zhì)模型的制造方法制作血管形狀的情況下，適合于把握患部和 血管的立體位置關(guān)系，考慮手術(shù)處置的方向，例如從何處放入夾鉗，但是，至于手術(shù)的 處置會(huì)給手術(shù)后的血管形狀造成何種影響，無法確認(rèn)。此外，也無法在內(nèi)部插入線圈或 支架來進(jìn)行模擬。時(shí)至今日，還沒有獲知提供有血管這樣具有柔性的手術(shù)對(duì)象部位的中空形狀的 模型的文獻(xiàn)。專利文獻(xiàn)1 日本專利第3927487號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種立體血管模型，該立體血管模型用于靜脈動(dòng)脈的血 管治療手術(shù)前模擬，通過軟質(zhì)聚合物制模型再現(xiàn)在動(dòng)脈靜脈上發(fā)病的腫瘤或狹窄的形 狀，并能夠使用其來進(jìn)行使用夾鉗、線圈及支架等手術(shù)用設(shè)備的血管治療的訓(xùn)練以及進(jìn) 行手術(shù)前的模擬。
在本發(fā)明中，發(fā)現(xiàn)了如下方法，即，以薄膜單位積層造型軟質(zhì)的血管模型，在 制造過程中，需要固定軟質(zhì)血管膜模型的立體位置，為了維持該形狀，利用精密積層造 型機(jī)同時(shí)對(duì)積層造型支承材料和形成血管膜模型的軟質(zhì)材料進(jìn)行積層造型，在制造血管 模型后，除掉支承材料，根據(jù)該方法，完成本發(fā)明。S卩，本發(fā)明提供如下手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，(1)根據(jù)對(duì)規(guī)定的動(dòng)脈靜脈的對(duì)象部位的血流進(jìn)行造影所得到的斷層圖像數(shù)據(jù)， 制作血流的立體形狀，得到在該血流的立體形狀的表面形狀上附加膜厚的血管膜的立體 形狀數(shù)據(jù)，以包含規(guī)定尺寸的對(duì)象部位的方式，在空間區(qū)域中切取該對(duì)象部位的血管膜 的立體形狀數(shù)據(jù)，該空間區(qū)域內(nèi)制作對(duì)象部位的血管膜立體形狀漂浮在空中的三維數(shù) 據(jù)，將該三維數(shù)據(jù)輸入到具有用于以粒徑50 μ m以下的微小液滴狀噴射柔性聚合物的噴 嘴和用于以粒徑50 μ m以下的微小液滴狀噴射支承物質(zhì)的噴嘴的精密積層造型機(jī)的計(jì)算 機(jī)中，根據(jù)該輸入到計(jì)算機(jī)中的三維數(shù)據(jù)，通過與三維數(shù)據(jù)的底面平行的水平面，輸出 以每個(gè)厚度0.1mm以下的規(guī)定的薄層單位環(huán)切三維數(shù)據(jù)而獲得的、由血管膜部分區(qū)域和 空間部分區(qū)域構(gòu)成的薄層平面數(shù)據(jù)，并輸出該薄層平面數(shù)據(jù)的血管膜部分區(qū)域的數(shù)據(jù)， 通過柔性聚合物的噴射，形成薄層單位厚度的血管膜部分，并且，將薄層數(shù)據(jù)的空間部 分作為噴射支承物質(zhì)的液滴的噴嘴噴射信號(hào)輸出，形成薄層單位厚度的支承物質(zhì)層，從 而進(jìn)行被每個(gè)三維數(shù)據(jù)的厚度為0.1mm以下的薄層單位的支承物質(zhì)層包圍的血管膜模型 的形成操作，通過在三維數(shù)據(jù)的下端到上端的每個(gè)薄層單位依次反復(fù)進(jìn)行上述操作，得 到在與三維數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的外表面形狀的支承物質(zhì)基體的內(nèi)部浮游有軟質(zhì)血管模型的塊狀 基體，上述軟質(zhì)血管模型由柔性聚合物制成并具有立體血管形狀，從該塊狀基體除去附 著于血管模型的外側(cè)的支承物質(zhì)，取出埋在塊狀基體內(nèi)部的軟質(zhì)血管模型，接下來，從 血管模型的開口部取出存在于所取出的軟質(zhì)血管模型內(nèi)部的支承物質(zhì)，(2)對(duì)象部位存在有動(dòng)脈瘤的上述(1)的手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，(3)對(duì)象部位存在有靜脈瘤的上述(1)的手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，根據(jù)本發(fā)明制造的軟質(zhì)血管模型，能對(duì)該模型實(shí)施預(yù)定在實(shí)際的血管上進(jìn)行的 處理，能確認(rèn)在血管膜上出現(xiàn)的形狀變化、褶皺和變形的有無及形狀，能夠探索最適當(dāng)?shù)奶幹?，因此，在?dòng)脈靜脈的血管治療中，特別有利于縮短未破裂動(dòng)脈瘤的手術(shù)時(shí)間和 防止醫(yī)療事故的預(yù)防處置。此外，采用本發(fā)明的使用支承物質(zhì)的制造方法，有可以準(zhǔn)確地形成軟質(zhì)的血管 的立體形狀的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是利用本發(fā)明的實(shí)施例制造的醫(yī)療用血管模型的立體圖。圖中，附圖標(biāo)記 1是對(duì)應(yīng)于動(dòng)脈瘤的部分，附圖標(biāo)記2是對(duì)應(yīng)于動(dòng)脈瘤所處部分附近的血管的部分，附圖 標(biāo)記3是三維圖像交界面。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的制造方法中，作為步驟1，注入造影劑，拍攝由規(guī)定的動(dòng)脈靜脈的對(duì) 象部位的血流的造影而得到的斷層圖像數(shù)據(jù)。通過規(guī)定的動(dòng)脈靜脈的對(duì)象部位的血流的造影而得到的斷層圖像數(shù)據(jù)，提取血 流的立體形狀，在該血流的立體形狀的表面形狀上附加血管的膜厚，獲得具有該膜厚的 血管膜的立體形狀數(shù)據(jù)。血管的膜厚可以輸入對(duì)象部位的平均血管膜的厚度。在空間區(qū)域中，以包含規(guī)定尺寸的對(duì)象部位的方式，對(duì)該對(duì)象部位的血管膜的 立體形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行切取，制作對(duì)象部位的血管膜的立體形狀在該空間區(qū)域內(nèi)漂浮在空中 的三維數(shù)據(jù)。通過在該空間區(qū)域形成底面，可以使制造中的軟質(zhì)血管的位置穩(wěn)定。在本發(fā)明的軟質(zhì)血管模型的制造中，可以使用以噴墨的方式使材質(zhì)成為薄膜并 重疊為積層且固定的精密積層造型機(jī)。該精密積層造型機(jī)是反復(fù)多次印刷薄的印刷層， 堆積大量的血管薄膜剖面的積層而積層形成血管的立體形狀的裝置。即使積層形成血管 的復(fù)雜立體形狀，在其形狀未固定時(shí)，無法進(jìn)行接下來的積層印刷。因此，為了固定血 管膜的位置，產(chǎn)生了在空間區(qū)域內(nèi)設(shè)置支承材料的需要。在本發(fā)明的軟質(zhì)血管模型的制造過程中，利用大面積的空間區(qū)域包圍厚度薄且 細(xì)長(zhǎng)面積的血管膜剖面區(qū)域，從而區(qū)分三維數(shù)據(jù)的薄膜單位的積層。在血管膜剖面區(qū)域 中，以噴墨方式噴射軟質(zhì)聚合物，形成薄膜積層單位，同時(shí)，在空間區(qū)域內(nèi)，以噴墨方 式，將支承材料作為墨水，利用疊層印刷的重疊印刷層，以用大面積的支承材料剖面包 圍厚度薄且細(xì)長(zhǎng)面積的血管膜剖面區(qū)域的方式，形成薄膜單位的積層。如果對(duì)于上述空 間的三維數(shù)據(jù)的整體進(jìn)行該薄膜單位的積層形成，則支承材料中，能得到對(duì)象部位的血 管膜立體形狀漂浮在空中的支承材料的塊。當(dāng)從該塊中剝離支承材料或者利用水等溶劑 中溶解支承材料而將支承材料除去時(shí)，在內(nèi)部還含有支承材料的立體血管膜模型表現(xiàn)為 繼續(xù)維持立體形狀。在溶解或掏出其中的支承材料并從血管膜模型的開口部將支承材料 取出時(shí)，能得到作為目的的軟質(zhì)血管模型。作為本發(fā)明所用的噴墨方式的積層造型機(jī)，可使用例如市場(chǎng)上已經(jīng)銷售的Objet 公司的積層造型機(jī)“Eden500V”。該裝置是薄膜積層單位的噴墨方式的積層造型機(jī)，印刷時(shí)例如為雙色印刷方 式。S卩，對(duì)于每個(gè)三維數(shù)據(jù)的薄膜積層單位，都將該積層單位的面積分為血管剖面分區(qū)和空間分區(qū)，將形成相當(dāng)于血管剖面的部分的由軟質(zhì)聚合物構(gòu)成的血管模型材料噴射積層為血管剖面分區(qū)，在空間分區(qū)中，噴射形成用于維持形狀的支承材料，形成薄膜 積層單位，然后將其一次一次地重復(fù)積層，形成由軟質(zhì)聚合物制成的立體血管模型和由 支承物質(zhì)構(gòu)成的空間部分。在具有上述底面的空間區(qū)域內(nèi)，將對(duì)象部位的血管膜立體形狀浮在空中的三維 數(shù)據(jù)輸入到精密積層造型機(jī)的計(jì)算機(jī)中，該精密積層造型機(jī)具有以粒徑50 μ m以下的微 小液滴狀噴射柔性聚合物(預(yù)聚物)的噴嘴和以粒徑50 μ m以下的微小液滴狀噴射支 承物質(zhì)的噴嘴，根據(jù)輸入到該計(jì)算機(jī)中的三維數(shù)據(jù)，利用與三維數(shù)據(jù)的底面平行的水平 面，輸出薄層平面數(shù)據(jù)，該薄層平面數(shù)據(jù)按每個(gè)厚0.1mm以下的規(guī)定薄膜單位環(huán)切三維 數(shù)據(jù)所得到，由血管膜部分區(qū)域數(shù)據(jù)及空間部分區(qū)域數(shù)據(jù)構(gòu)成，將所輸出的該薄層平面 數(shù)據(jù)的血管膜部分區(qū)域數(shù)據(jù)作為用于噴射柔性聚合物的液滴的噴嘴噴射信號(hào)輸出，使該 柔性聚合物的液滴噴射出來，形成與薄膜單位厚度的血管膜相當(dāng)?shù)牟糠?，并且，將上?輸出的薄層平面數(shù)據(jù)的空間部分區(qū)域數(shù)據(jù)作為用于噴射支承物質(zhì)的液滴的噴嘴噴射信號(hào) 輸出，使該支承物質(zhì)的液滴噴射出來，形成薄層單位厚度的支承物質(zhì)層。在此時(shí)形成的 薄膜中，其下層的相當(dāng)于血管膜的部分與支承部分緊貼在一起，進(jìn)而一體化，一層的量 的積層附加于各自的之前堆積的積層上。一層的積層的厚度可以由積層造型機(jī)的精度、 所要求的血管模型的形狀的精度、以及模型的生產(chǎn)效率等來適當(dāng)?shù)卮_定，通?？梢栽?0.1mm以下，優(yōu)選為0.1mm至0.005mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.05mm 0.01mm。該厚度為制 作血管模型的高度方向的噴射節(jié)距，厚度越薄，則血管模型的垂直剖面的形狀越準(zhǔn)確， 進(jìn)行夾持等處置情況下的形狀的變形狀態(tài)就越準(zhǔn)確地再現(xiàn)。通過在從三維數(shù)據(jù)的底面到最上端的每個(gè)薄層單位中，依次反復(fù)進(jìn)行每個(gè)三維 數(shù)據(jù)的厚度在0.1mm以下的薄層單位的血管模型形成操作和與其貼緊的空間部的支承區(qū) 域的積層，從而，得到軟質(zhì)血管模型在具有與三維數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間區(qū)域的外表面形狀的 支承物質(zhì)基體內(nèi)部浮游的塊狀基體，上述軟質(zhì)血管模型由柔性聚合物制成并具有立體血 管形狀。通過從該塊狀基體除去附著于軟質(zhì)血管模型外側(cè)的支承物質(zhì)，并對(duì)埋設(shè)于塊狀 基體內(nèi)部的軟質(zhì)血管模型剝離支承物質(zhì)或溶解支承物質(zhì)，取出在內(nèi)部填充了支承物質(zhì)的 軟質(zhì)血管模型，接下來，可以從血管模型的開口部通過刮下或溶解而取出存在于所取出 的軟質(zhì)血管模型內(nèi)部的支承物質(zhì)。通過從內(nèi)部取出支承物質(zhì)，可以得到與實(shí)物同樣的立 體形狀的中空血管膜模型。在軟質(zhì)血管模型是具有動(dòng)脈瘤的血管部分的模型時(shí)，可以使用一個(gè)或兩個(gè)以上 的各種形狀及尺寸的夾鉗，在各種位置夾持動(dòng)脈瘤，可以由血管模型因夾持方法不同而 產(chǎn)生的變形的狀態(tài)的關(guān)系，在實(shí)際手術(shù)前確認(rèn)最合適的夾持方法。此外，在根據(jù)具有動(dòng) 脈瘤的血管部分的模型的形狀而選擇留置線圈或支架作為最合適方法的情況下，在血管 模型的內(nèi)部，插入各種尺寸的線圈或支架，可以在手術(shù)前確認(rèn)插入后血流不發(fā)生異常的 血管的形狀。從噴射本發(fā)明的軟質(zhì)血管模型的材料的材質(zhì)的噴墨噴嘴噴射出來的墨水物質(zhì)是 軟質(zhì)橡膠狀聚合物物質(zhì)，具有薄膜形成能力，從噴墨噴嘴作為微小液滴噴射，在噴射后 立即固化，形成積層，與已積層的下層的橡膠狀聚合物物質(zhì)一體化，形成血管模型，只 要滿足該條件的物質(zhì)，就沒有特別限定而可以使用。
作為優(yōu)選的軟質(zhì)血管模型的材料的墨水物質(zhì)，是橡膠狀狀聚合物的液體預(yù)聚合 物，優(yōu)選由不含有容積的光固化性的液體狀預(yù)聚合物物質(zhì)構(gòu)成，將該墨水物質(zhì)供給到與 墨水噴嘴相連的墨盒，通過噴射而微粒子化，噴射到血管膜區(qū)域。此外，從墨水噴嘴噴 射的墨水物質(zhì)的微粒子在紫外線照射下作為微小粒子飛出，同時(shí)通過紫外線進(jìn)行聚合， 變?yōu)檐涃|(zhì)聚合物，附著在血管膜區(qū)域。作為這樣的墨水物質(zhì)，例如可以使用Objet公司制造的 "FULLCURE930TANGOPLUS “?！癋ULLCURE930TANGOPLUS“是包含丙烯酸異冰片酯(exo_l，7， 7-trimethylbicyclo[2, 2，l]hept-2-ylacrilate)、氨酯丙烯酸酯低聚物、少量的氨酯樹脂及
光聚合引發(fā)劑的液體組合物。在該墨水物質(zhì)成為微粒子液滴并從噴墨噴嘴的前端噴射出而附著于血管膜區(qū)域 時(shí)，在與之前印刷并附著的液滴一體化的同時(shí)，通過在噴射過程中所照射的紫外線，利 用溶解的光聚合引發(fā)劑開始聚合，預(yù)聚合物瞬間變化為軟質(zhì)聚合物，成為形成軟質(zhì)血管 模型的軟質(zhì)聚合物物質(zhì)。此外，從噴射本發(fā)明的支承材料的材質(zhì)的墨水噴嘴噴射的墨水物質(zhì)只要是從墨 水噴嘴以微小液滴形式噴射并在噴射后立即固化而形成積層的物質(zhì)即可，只要是能夠與 血管模型形成材料的交界面能夠簡(jiǎn)單地被剝離的物質(zhì)，或者能夠通過水或者酒精等溶劑 從血管模型形成材料的軟質(zhì)聚合物分離或者溶解除去的物質(zhì)，就沒有特別限制而能夠使 用。例如，特別優(yōu)選如下物質(zhì)，即，能夠成為具有維持血管膜模型這樣輕量的制品的 制造工序中的形狀所需的形狀維持能力的固體，并能在對(duì)其施加外力時(shí)容易地粉碎的物 質(zhì)。由于是軟質(zhì)的固體，因此，在除去支承物質(zhì)材料時(shí)，損壞軟質(zhì)聚合物制血管模型的 可能性較小。作為用于形成支承材料的墨水物質(zhì)的具體例子，可以使用例如Objet公司制 造的 ‘‘FULLCURE705”。在本發(fā)明中，在精密積層造型機(jī)中，向用于噴射軟質(zhì)血管模型的材料的材質(zhì)的 墨水噴嘴和用于噴射支承材料的材質(zhì)的噴嘴的儲(chǔ)液罐(墨盒)中填充軟質(zhì)橡膠狀物質(zhì)墨水 和支承材料物質(zhì)墨水，以形成與上述一層的積層的厚度相當(dāng)?shù)谋∧さ姆绞竭M(jìn)行噴射。噴 射區(qū)域噴射三維數(shù)據(jù)的各薄膜單位的血管膜區(qū)域和空間區(qū)域而形成薄膜單位的積層。區(qū)分血管區(qū)域和空間區(qū)域并進(jìn)行噴射的圖形的準(zhǔn)確度由噴射節(jié)距間隔決定。本 發(fā)明所用的精密積層造型機(jī)在平面XY軸方向上與上述高度方向的噴射節(jié)距相同，通常 可以為0.1mm以下的噴射節(jié)距，優(yōu)選為0.1mm至0.005mm的噴射節(jié)距，進(jìn)一步優(yōu)選為 0.05mm至0.01mm的噴射節(jié)距。所噴射的柔性聚合物的粒徑為粒徑50μιη以下的細(xì)小液滴狀，在粒徑超過 50 μ m時(shí)，微細(xì)血管的情況下的形狀變得不準(zhǔn)確。實(shí)施例使用Objet公司制造的精密積層造型機(jī)“Eden500V”(造型尺寸 490mmX390mmX200mm> 機(jī) 械尺寸 1320mmX990mmX 1200mm，積層節(jié)距 0.016 0.030mm),制作出存在未破裂的腦動(dòng)脈瘤的軟質(zhì)聚合物制血管模型。精密積層造型機(jī)
“Eden500V”具有能噴射兩種墨水的八個(gè)墨水噴嘴，各墨水噴嘴的頂端具有96個(gè)微小液 滴噴射孔。利用該八個(gè)具有多個(gè)微小液滴噴射孔的墨水噴嘴，迅速且均勻地噴射單位積層面積，具有能印刷積層的功能。從第1墨水盒和第2墨水盒向八個(gè)液體噴嘴群分別供給墨水。在本實(shí)施例中，以高度方向的設(shè)定積層節(jié)距0.03mm進(jìn)行，水平方向的噴射節(jié)距 在兩軸(XY方向)上以0.05mm節(jié)距積層造型。當(dāng)該節(jié)距為0.1mm以上時(shí)，就難以準(zhǔn)確 地再現(xiàn)準(zhǔn)確的血管膜的手術(shù)處置的影響。高度方向的設(shè)定積層節(jié)距0.03mm與斷層薄膜 的厚度相同。作為Objet公司制造的積層造型機(jī)的軟質(zhì)血管模型的材料的材質(zhì)所使用的墨水 物質(zhì)，選擇含有光引發(fā)劑的Objet公司制造的墨水“FULLCURE930TANGOPLUS”，將 其填充到第1墨水盒中加以使用。對(duì)該墨水進(jìn)行了光聚合的情況下的聚合物的物理性 質(zhì)，g卩，血管模型材質(zhì)的物理性質(zhì)為，拉斷強(qiáng)度1455MPa，20 %彈性模量0.146MPa， 50%彈性模量0.263MPa，伸長(zhǎng)度218%，肖氏硬度27，抗拉強(qiáng)度3.47kg/cm，玻璃化溫 度-9.6°C。 作為支承材料物質(zhì)墨水，選擇能從Objet公司制造的積層造型機(jī)專用的支承用軟 質(zhì)樹脂墨水中剝離、容易粉碎的水溶性聚乙二醇制墨水“FULLCURE705”，并將其填 充到第2墨水盒中加以使用。對(duì)于擔(dān)當(dāng)醫(yī)生指定的患者存在的未破裂動(dòng)脈瘤的血管區(qū)域，使用造影劑，利用 3DCTA進(jìn)行CT攝影，得到三維的立體血流的形狀數(shù)據(jù)(也可以取代CT攝影，利用注入 造影劑的血流攝影的MRI得到三維的立體血流的形狀數(shù)據(jù))。在三維的立體血流的形狀數(shù)據(jù)的表面，利用數(shù)據(jù)處理附加厚度0.3mm的血管 膜，得到三維的立體血管膜模型的形狀數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)中做準(zhǔn)備，從而可以將拍攝到的三維的立體血管膜的形狀數(shù)據(jù)作為厚 度0.03mm的斷層數(shù)據(jù)輸出。 Objet公司制造的積層造型機(jī)的造型空間具有490mm X 390mm X 200mm的空間。在該造型空間中，拷貝十個(gè)所準(zhǔn)備的斷層數(shù)據(jù)組的三維數(shù)據(jù)的 35mmX30mmX28mm的積層作業(yè)的對(duì)象區(qū)域造型尺寸，并將十個(gè)斷層數(shù)據(jù)組輸入到精 密積層造型機(jī)中。從積層造型機(jī)的積層造型的格式輸出斷層數(shù)據(jù)，向區(qū)分為各斷層的血管區(qū)域和 空間區(qū)域(支承材料區(qū)域)噴射各自的墨水，反復(fù)進(jìn)行該操作，在所需時(shí)間兩個(gè)小時(shí)內(nèi)， 制作出由支承材料包裹的立體形狀的血管膜。在積層造型機(jī)的造型空間中，以各自分離的島的狀態(tài)，形成十個(gè)包含作為目的 的手術(shù)對(duì)象區(qū)域的立體血管膜的造型尺寸為35mmX30mmX28mm的支承材料的塊。用 手指從該十個(gè)塊的表面剝離支承材料，取出圖1的立體形狀的血管模型。該模型的內(nèi)部 充滿水溶性的軟質(zhì)固體支承材料，軟質(zhì)支承材料保持血管的形狀，因此，所取出的內(nèi)藏 支承材料的血管模型與實(shí)際存在動(dòng)脈瘤的患部維持相同形狀。通過對(duì)其進(jìn)行觀察，可以 把握要進(jìn)行手術(shù)的患部附近的血管和動(dòng)脈瘤的立體位置關(guān)系。接下來，以不破損血管膜的方式，從開口部謹(jǐn)慎地取出內(nèi)部的支承材料。此時(shí)，從血管模型的開口部附近開始揉搓，可以取出開口部附近的軟質(zhì)支承材 料，并從里側(cè)依次傳遞，向開口部送出并取出軟質(zhì)支承材料。最后，用水清洗，將血管膜內(nèi)部的水溶性支承材料完全去除。 所得到的帶動(dòng)脈瘤的血管模型，在動(dòng)脈瘤的各個(gè)位置插入各種夾鉗或留置的線 圈或支架，調(diào)查動(dòng)脈瘤附近的血管膜是否發(fā)生形狀變形，對(duì)應(yīng)于患部的血管形狀，可以 選擇最合適的夾鉗的種類和數(shù)量，選擇夾持位置的最合適條件或選擇線圈或支架的尺寸 形狀。工業(yè)實(shí)用性通過本發(fā)明的醫(yī)療用血管模型，能夠在動(dòng)脈靜脈手術(shù)前確認(rèn)實(shí)施手術(shù)后的血管 狀態(tài)，因此，具有能夠準(zhǔn)確且迅速地實(shí)施動(dòng)脈靜脈手術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛地利用在用于 夾鉗、支架和線圈等血管治療的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中。
權(quán)利要求
1.一種手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，根據(jù)對(duì)規(guī)定的動(dòng)脈靜脈的對(duì)象部位的 血流進(jìn)行造影所得到的斷層圖像數(shù)據(jù)，制作血流的立體形狀，得到在該血流的立體形狀 的表面形狀上附加了膜厚的血管膜的立體形狀，以包含規(guī)定尺寸的對(duì)象部位的方式，在 空間區(qū)域中切取該對(duì)象部位的血管膜的立體形狀數(shù)據(jù)，制作對(duì)象部位的血管膜立體形狀 在該空間區(qū)域內(nèi)漂浮在空中的三維數(shù)據(jù)，將該三維數(shù)據(jù)輸入到精密積層造型機(jī)的計(jì)算機(jī) 中，上述精密積層造型機(jī)具有用于以粒徑50 μ m以下的微小液滴狀噴射柔性聚合物的噴 嘴和用于以50 μ m以下的微小液滴狀噴射支承物質(zhì)的噴嘴，根據(jù)輸入到該計(jì)算機(jī)中的三 維數(shù)據(jù)，通過與三維數(shù)據(jù)的底面平行的水平面，輸出薄層平面數(shù)據(jù)，該薄層平面以每個(gè) 厚度0.1mm以下的規(guī)定薄層單位環(huán)切三維數(shù)據(jù)而獲得，并由血管膜部分區(qū)域和空間部分 區(qū)域構(gòu)成，輸出該薄層平面數(shù)據(jù)的血管膜部分區(qū)域的數(shù)據(jù)，通過柔性聚合物的噴射，形 成薄層單位厚度的血管膜部分，并且將薄層數(shù)據(jù)的空間部分作為用于噴射支承物質(zhì)的液 滴的噴嘴噴射信號(hào)輸出，形成薄層單位厚度的支承物質(zhì)層，從而進(jìn)行被每個(gè)三維數(shù)據(jù)的 厚度為0.1mm以下的薄層單位的支承物質(zhì)層包圍的血管膜模型的形成操作，通過對(duì)從三 維數(shù)據(jù)的下端到上端的每個(gè)薄層單位依次反復(fù)進(jìn)行該操作，得到在支承物質(zhì)基體的內(nèi)部 浮游有軟質(zhì)血管模型的塊狀基體，上述支承物質(zhì)基體具有與三維數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的外表面形 狀，上述軟質(zhì)血管模型由柔性聚合物制成并具有立體血管形狀，從該塊狀基體除去附著 于血管模型的外側(cè)的支承物質(zhì)，取出埋在塊狀基體內(nèi)部的軟質(zhì)血管模型，然后，從血管 模型的開口部取出存在于所取出的軟質(zhì)血管模型內(nèi)部的支承物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，其特征在于，對(duì)象部 位是存在動(dòng)脈瘤的血管部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，其特征在于，對(duì)象部 位是存在靜脈瘤的血管部位。
全文摘要
本發(fā)明提供一種手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法。該手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制造方法，用于制造能夠根據(jù)從實(shí)際患者的CT/MRI獲得的圖像數(shù)據(jù)，再現(xiàn)動(dòng)脈靜脈發(fā)病的瘤·狹窄，用于進(jìn)行血管治療的訓(xùn)練、以及術(shù)前模擬的三維模型，在利用軟質(zhì)聚合物薄膜采用高精度積層造型機(jī)制作該三維模型時(shí)，在精密積層造型機(jī)內(nèi)，與為了支承與三維模型制作中的形狀而采用的支承物質(zhì)一起，積層造型具有患部的血管模型，然后在積層造型后除去支承物質(zhì)。所能提供的立體血管模型中，利用軟質(zhì)聚合物制的模型，對(duì)在靜脈動(dòng)脈的血管治療手術(shù)前模擬中采用的動(dòng)脈靜脈上所發(fā)病的瘤·狹窄形狀加以再現(xiàn)，由此，可以進(jìn)行血管治療的訓(xùn)練和術(shù)前的模擬。
文檔編號(hào)G09B23/28GK102027525SQ20098011727
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
發(fā)明者大野秀則, 森田明夫 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大野興業(yè)