本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種血管模型及其制作方法、制作該血管模型的設(shè)備。

背景技術(shù)：

在血管治療中，微創(chuàng)傷介入治療以其創(chuàng)口小、可重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)在臨床上得到了廣泛應(yīng)用。然而，微創(chuàng)傷介入治療方法對手術(shù)醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)操作水平要求非常高，需要手術(shù)醫(yī)生對血管內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常熟悉、能夠快速地介入人體血管、迅速準(zhǔn)確地將植入器械輸送至血管病變部位。顯然，通過靜止的血管圖片早已不能有效地使操作者具備上述能力。

目前較為有效的血管微創(chuàng)傷介入手術(shù)的操作訓(xùn)練及實(shí)驗(yàn)主要是通過血管模型來完成，如果制作的血管模型與實(shí)際患者的血管的形狀、構(gòu)造存在差距，則會較大提高手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)，甚至可能危及患者的生命安全。

申請公布號為CN103284765A的專利申請中公開了一種動脈瘤血管模型的制作方法，該方法包括：(1)創(chuàng)建動脈瘤血管計(jì)算機(jī)三維模型；(2)依據(jù)動脈瘤血管計(jì)算機(jī)三維模型制作第一個(gè)動脈瘤血管實(shí)心模型；(3)依據(jù)第一個(gè)動脈瘤血管實(shí)心模型制作動脈瘤血管的鑄模；(4)依據(jù)動脈瘤血管的鑄模制作第二個(gè)動脈瘤血管實(shí)心模型；(5)依據(jù)第二個(gè)動脈瘤血管實(shí)心模型制作動脈瘤血管模型。

此外，授權(quán)公告號為CN102027525B的專利中還公開了一種手術(shù)模擬用軟質(zhì)血管模型的制作方法，該方法通過制造出軟質(zhì)血管模型，能夠再現(xiàn)在動靜脈上發(fā)病的腫瘤或狹窄的形狀，而且可使用該軟質(zhì)血管模型來進(jìn)行血管治療的訓(xùn)練以及手術(shù)前的模擬；該方法具體包括：在精密積層造型機(jī)內(nèi)，首先利用軟質(zhì)聚合物薄膜和支承物質(zhì)積層造型具有患部的血管模型，之后除去支承物質(zhì)以得到軟質(zhì)血管模型。

然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，CN103284765A的專利通過鑄模法制備的血管內(nèi)表面粗 糙，因而，在用于體外模擬測試時(shí)，無法真實(shí)模擬人體光滑的血管內(nèi)表面。而CN102027525的專利中，采用積層造型機(jī)制作三維中空血管模型，不僅尺寸精度低，而且所制的血管模型內(nèi)部光滑度差。因此，有必要開發(fā)一種血管模型及其制作方法，以提高血管模型內(nèi)壁的光滑度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種血管模型及其制作方法、制作該血管模型的設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中制作的血管模型內(nèi)壁光滑度差的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明首先提供了一種血管模型的制作方法，包括：

制備原始血管模型；

在所述原始血管模型的內(nèi)壁上涂覆疏水溶液；以及

固化所述疏水溶液，形成疏水涂層，并得到血管模型。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，在形成血管模型之前，還包括：

在所述疏水涂層上涂覆交聯(lián)溶液，使得所述交聯(lián)溶液中的交聯(lián)劑與所述疏水涂層中的基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成所述血管模型。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，在涂覆疏水溶液和交聯(lián)溶液之前，還包括：

配制質(zhì)量百分比濃度為8％～15％的聚乙烯醇疏水溶液和質(zhì)量百分比濃度為1％～5％的四硼酸鈉交聯(lián)溶液，其中，所述聚乙烯醇疏水溶液中包含質(zhì)量百分比濃度為0.1％～0.5％的三氧化鉬耐水劑。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，所述制備原始血管模型的步驟包括：

創(chuàng)建血管計(jì)算機(jī)三維模型；

依據(jù)血管計(jì)算機(jī)三維模型制作血管模具；以及

依據(jù)所述血管模具制作原始血管模型。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，依據(jù)影像設(shè)備掃描獲取的數(shù)據(jù)創(chuàng)建所述血管計(jì)算機(jī)三維模型。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，所述影像設(shè)備為CT設(shè)備或者M(jìn)RI設(shè)備。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，通過3D打印制作所述血管模具。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，在依據(jù)所述血管模具制作原始血管模型的步驟中，通過鑄模制作所述原始血管模型。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，在依據(jù)所述血管模具制作原始血管模型的步驟中，通過噴涂制作所述原始血管模型。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，噴涂制作所述原始血管模型的步驟包括：

在所述血管模具的外壁上噴涂組份材料；

固化所述組份材料，形成原始血管模型；以及

從所述血管模具上取下所述原始血管模型。

可選的，在所述的血管模型的制作方法中，所述組份材料為單組分硅凝膠或者雙組分聚氨酯或者雙組分硅凝膠。

其次，本發(fā)明還提供了一種血管模型，其采用如上任一項(xiàng)所述的血管模型的制作方法制作而成。

再次，本發(fā)明又提供了一種制作血管模型的設(shè)備，用于實(shí)施前述血管模型的制作方法，所述制作血管模型的設(shè)備包括：工作臺、容器和與所述容器連接的傳送機(jī)構(gòu)；其中，

所述工作臺用以承載原始血管模型；

所述容器用以盛放溶液；

所述傳送機(jī)構(gòu)用以將容器中盛放的溶液輸送至工作臺上承載的原始血管模型的內(nèi)部。

可選的，在所述的制作血管模型的設(shè)備中，所述傳送機(jī)構(gòu)包括泵和循環(huán)管路，所述容器、泵和原始血管模型通過所述循環(huán)管路串聯(lián)形成回路。

可選的，在所述的制作血管模型的設(shè)備中，還包括熱源或者光源，所述熱源或者光源設(shè)置于所述工作臺附近，用以固化所述溶液。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在制作血管模型時(shí)，由于疏水溶液涂覆于血管模型內(nèi)壁后，在血管模型內(nèi)表面會形成一層光滑且平整的疏水涂層，從而使得血管模型內(nèi)表面與器械接觸時(shí)，可以減小內(nèi)表面與器械之間的摩擦，避免器械受到損壞，這樣提高了血管模型內(nèi)表面的光滑度，使得血管模型的內(nèi)表面符合真 實(shí)血管內(nèi)表面的光滑狀態(tài)；同時(shí)由于疏水涂層具有耐水、耐溫特性，因此，所制作的血管模型耐水、耐溫特性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的制作血管模型的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的制備原始血管模型的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的依據(jù)血管模具制作原始血管模型的流程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的制作血管模型的設(shè)備的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征更加清楚，以下結(jié)合附圖1～4對本發(fā)明提出的血管模型及其制作方法、制作血管模型的設(shè)備作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

【實(shí)施例一】

圖1為本實(shí)施例的制作血管模型的流程示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例的血管模型的制作包括：

步驟S1：制備原始血管模型；

步驟S2：在所述原始血管模型的內(nèi)壁上涂覆疏水溶液；以及

步驟S3：固化所述疏水溶液，形成疏水涂層，并得到血管模型。

在步驟S3中，所述疏水溶液可以通過自然或者人工方式加熱固化。

本發(fā)明在制作血管模型時(shí)，由于疏水溶液涂覆于血管模型內(nèi)壁后，在血管模型內(nèi)表面會形成一層光滑且平整的疏水涂層，從而使得血管模型內(nèi)表面與器械接觸時(shí)，可以減小內(nèi)表面與器械之間的摩擦，避免器械受到損壞，由此提高了血管模型內(nèi)表面的光滑度，使得血管模型的內(nèi)表面符合真實(shí)血管內(nèi)表面的光滑狀態(tài)。同時(shí)由于疏水涂層具有耐水、耐溫特性，因此，所制作的血管模型耐水、耐溫特性好。

更優(yōu)選的，為了提升疏水涂層的粘附效果以及耐溫特性，如圖1所示，在步驟S3中，即形成血管模型之前，所述血管模型的制作還包括：

步驟S4：在所述疏水涂層上涂覆交聯(lián)溶液，使得所述交聯(lián)溶液中的交聯(lián)劑與所述疏水涂層中的基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成所述血管模型。

通過交聯(lián)溶液中交聯(lián)劑與疏水涂層表面材料中基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，可以加速疏水涂層固化，確保疏水涂層牢固地吸附于原始血管模型的內(nèi)壁上，而且疏水涂層與交聯(lián)溶液發(fā)生交聯(lián)后，其耐高溫的特性更好，更有效確保了血管模型內(nèi)表面的耐高溫性能。

此外，在涂覆疏水溶液和交聯(lián)溶液之前，還需要制備疏水溶液和交聯(lián)溶液。本實(shí)施例中，所述疏水溶液(即改性溶液，或稱耐水耐溫溶液)是一種水溶性聚合物溶于水后或非水溶性聚合物溶于溶劑后，再添加改性劑(如耐水劑等)后形成的聚合物溶液?？蛇x的，所述疏水溶液采用聚乙烯醇或者聚乙二醇或者聚丙烯酸等聚合物制成。此外，所述耐水劑可采用三氧化鉬或者硅酮粉等。較佳方案中，所述疏水溶液優(yōu)選聚乙烯醇疏水溶液(含三氧化鉬耐水劑)，由于聚乙烯醇環(huán)保，生物可降解，不污染環(huán)境，因此，社會效益好。所述交聯(lián)溶液優(yōu)選為四硼酸鈉交聯(lián)溶液，其與聚乙烯醇固化交聯(lián)效果好，或者多元醇溶液或者多元胺溶液，其與聚丙烯酸固化交聯(lián)效果好。

本實(shí)施例中，在配制疏水溶液時(shí)，可選擇配置質(zhì)量百分比濃度為8％～15％的聚乙烯醇疏水溶液，其中，所述聚乙烯醇疏水溶液中包含質(zhì)量百分比濃度為0.1％～0.5％的三氧化鉬耐水劑。此時(shí)，在配制交聯(lián)溶液時(shí)，可選擇配置質(zhì)量百分比濃度為1％～5％的四硼酸鈉交聯(lián)溶液，以有效確保與聚乙烯醇疏水涂層發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)然，本發(fā)明包括但不局限于所述疏水溶液和交聯(lián)溶液的優(yōu)選質(zhì)量百分比濃度，具體的可以根據(jù)實(shí)際情況作合適的配制。

圖2為制備原始血管模型的子流程示意圖。如圖2所示，所述制備原始血管模型的步驟包括：

步驟S11：創(chuàng)建血管計(jì)算機(jī)三維模型；

步驟S12：依據(jù)血管計(jì)算機(jī)三維模型制作血管模具；以及

步驟S13：依據(jù)所述血管模具制作原始血管模型。

具體的，在步驟S11中，將依據(jù)影像設(shè)備掃描獲取的數(shù)據(jù)創(chuàng)建血管計(jì)算機(jī)三維模型。所述影像設(shè)備為CT設(shè)備或者M(jìn)RI設(shè)備。進(jìn)一步的，所述影像設(shè)備掃描獲取的數(shù)據(jù)又導(dǎo)入計(jì)算機(jī)軟件(如Solidworks、UG和Catia等)中，從而 生成血管計(jì)算機(jī)三維模型。

此外，在步驟S12中，優(yōu)選通過3D打印制作血管模具。所述血管模具可以為血管實(shí)心模具或者血管空心模具。3D打印技術(shù)尤其適用于制作形狀復(fù)雜的血管模具，確保符合形狀復(fù)雜的血管結(jié)構(gòu)。

另外，在步驟S13中，可以通過鑄模法制作所述原始血管模型。具體的，采用鑄模法制作原始血管模型時(shí)，需要提供符合血管真實(shí)狀態(tài)的鑄模，通過鑄模制備原始血管模型，例如首先將血管模具固定于鑄模箱中，之后，將包含鑄模材料的溶液倒入所述鑄模箱中，然后，冷卻包含鑄模材料的溶液，以形成固態(tài)鑄模，最后，將制得的鑄模從鑄模箱中取出，并將鑄模切開以從鑄模中取出血管模具。然而，采用鑄模制作具有復(fù)雜形狀的血管模型，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作費(fèi)用高。其他實(shí)施例中，優(yōu)選通過噴涂法制作所述原始血管模型。圖3為噴涂制作所述原始血管模型的流程示意圖。

如圖3所示，所述噴涂制作所述原始血管模型的步驟包括：

步驟S131：在所述血管模具的外壁上噴涂組份材料；

步驟S132：固化所述組份材料，形成原始血管模型；以及

步驟S133：從所述血管模具上取下所述原始血管模型。

由于噴涂工藝不但可以制備形狀復(fù)雜的工件，而且可以有效控制工件的噴涂尺寸，因此，通過對血管模具的外壁進(jìn)行組份材料噴涂，可以獲取形狀復(fù)雜且尺寸精度高的血管模型。

特別的，在步驟S131中，通過噴涂設(shè)備將組份材料噴涂于血管模具的外壁上。所述噴涂設(shè)備優(yōu)選包括機(jī)械手，并且所述機(jī)械手具有多個(gè)自由度，可在空間內(nèi)完成直線和曲線運(yùn)動，以有效確保原始血管模型的制作精度。

本實(shí)施例中，所述組份材料選擇為單組份材料或雙組份材料中的一種。其中，所述組份材料優(yōu)選為液態(tài)可固化的聚合物或溶于易揮發(fā)溶劑的聚合物。更優(yōu)選的，所述單組份材料為單組分硅凝膠，所述雙組份材料為雙組分聚氨酯或雙組分硅凝膠。但是，本發(fā)明包括但不局限于所述優(yōu)選的組份材料，可以根據(jù)實(shí)際需要作相應(yīng)選擇。

在步驟S132中，所述組分材料可通過自然或者人工固化。在固化組份材料時(shí)，優(yōu)選根據(jù)組份材料的種類選擇相應(yīng)的固化方式，具體地說，所述組份材料 為單組份材料時(shí)，優(yōu)選選擇人工固化；所述組份材料為雙組份材料時(shí)，由于雙組份材料中的固化劑(即交聯(lián)劑)可以加速涂料成膜的速度，所以可選擇自然固化。所述自然固化主要是自然光固化，所述人工固化可包括紫外光固化等。然而，采用人工固化，利于控制固化溫度，提高固化效率，確保固化質(zhì)量。

本實(shí)施例中，在固化所述組份材料，得到固化了的原始血管模型后，進(jìn)一步還包括將所述血管模型從所述血管實(shí)心(或空心)模具上取出，以使得所述血管模型獨(dú)立于所述血管實(shí)心(或空心)模具。

特別的，本實(shí)施例還提供了一種采用上述實(shí)施例提供的血管模型的制作方法制作而成的血管模型，該血管模型不僅內(nèi)壁光滑，符合真實(shí)血管內(nèi)表面的光滑狀態(tài)，而且具有耐水、耐高溫性，尤其適用于含疏水涂層醫(yī)療器械的體外模擬及高溫疲勞測試。

【實(shí)施例二】

本實(shí)施例提供了一種制作血管模型的設(shè)備，用于實(shí)施如實(shí)施例一提供的血管模型的制作方法，具體如圖4所示。圖4為制作血管模型的設(shè)備的示意圖。

如圖4所示，所述制作血管模型的設(shè)備包括工作臺1、容器2和傳送機(jī)構(gòu)，其中，所述工作臺1用以承載原始血管模型3，所述容器2用以盛放疏水溶液，所述傳送機(jī)構(gòu)用以將容器2中盛放的疏水溶液輸送至工作臺1上承載的原始血管模型3的內(nèi)部。進(jìn)而，進(jìn)入原始血管模型3內(nèi)部的疏水溶液附著在原始血管模型3的內(nèi)壁上，并進(jìn)一步固化形成疏水涂層，從而取得內(nèi)壁粘附有疏水涂層的血管模型。

特別的，所述容器2中還可盛放交聯(lián)溶液；或者，另設(shè)置一個(gè)容器2，用以盛放交聯(lián)溶液，具體的，本發(fā)明并不作限定，可以根據(jù)實(shí)際需要作相應(yīng)選擇。而所述傳送機(jī)構(gòu)可將容器2中盛放的交聯(lián)溶液輸送至原始血管模型3的內(nèi)部，以使交聯(lián)溶液中的交聯(lián)劑與之前粘附在內(nèi)壁上的疏水涂層表面基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，從而取得交聯(lián)固化后的疏水涂層，并制取血管模型。

本實(shí)施例中，所述傳送機(jī)構(gòu)包括循環(huán)管路4和設(shè)置于循環(huán)管路4上的泵5，噴涂時(shí)，所述原始血管模型3固定放置于工作臺1上，進(jìn)而所述原始血管模型3通過循環(huán)管路4與泵5和容器2串聯(lián)形成循環(huán)回路。所謂“循環(huán)回路”指的是：所述容器2中盛放的疏水溶液或者交聯(lián)溶液可以在泵5的作用下不斷地進(jìn)入原 始血管模型3的內(nèi)部并回流至容器2中。

此外，所述循環(huán)管路4上還設(shè)置有兩個(gè)閥門6，所述兩個(gè)閥門6分別設(shè)置于容器2的進(jìn)口和出口處，用以接通和切斷循環(huán)管路，以控制溶液的流通?？蛇x的，所述兩個(gè)閥門6均為截止閥。

繼續(xù)參閱圖4，本實(shí)施例的制作血管模型的設(shè)備的工作過程為：

1)啟動泵5，并同時(shí)接通閥門6，使容器2中盛放的疏水溶液在泵5的作用下通過循環(huán)管路4流入原始血管模型3中；

2)控制泵5的循環(huán)開啟時(shí)間(大約20分鐘)，以使疏水溶液不間斷地流入原始血管模型3的內(nèi)部，從而使疏水溶液與原始血管模型3的內(nèi)壁充分接觸，并附著粘附于內(nèi)壁上；

3)關(guān)閉泵5或者切斷閥門6，固化粘附在原始血管模型3內(nèi)壁上的疏水溶液，以形成疏水涂層；在此，所述疏水溶液可以自然固化或者通過熱源7(或者光源)進(jìn)行加熱人工固化，其中，所述熱源7(或者光源)可設(shè)置于工作臺1附近；

4)再一次開啟泵5或者接通閥門6，同時(shí)控制泵5的循環(huán)開啟時(shí)間(大約10分鐘)，使同一容器2或者另一容器2中盛放的交聯(lián)溶液在泵5的作用下通過循環(huán)管路4不斷地流入原始血管模型3中，以使交聯(lián)溶液中交聯(lián)劑充分地與疏水涂層表面基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)固化，以取得交聯(lián)固化后的疏水涂層，從而制得血管模型；

5)關(guān)閉泵5，并切斷閥門6，將制得的血管模型從循環(huán)管路4中取出。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在制作血管模型時(shí)，由于疏水溶液涂覆于血管模型內(nèi)壁后，在血管模型內(nèi)表面會形成一層光滑且平整的疏水涂層，從而使得血管模型內(nèi)表面與器械接觸時(shí)，可以減小內(nèi)表面與器械之間的摩擦，避免器械受到損壞，從而提高了血管模型內(nèi)表面的光滑度，使得血管模型的內(nèi)表面符合真實(shí)血管內(nèi)表面的光滑狀態(tài)。同時(shí)由于疏水涂層具有耐水、耐溫特性，因此，所制作的血管模型耐水、耐溫特性好。

同時(shí)，本發(fā)明的制作血管模型的設(shè)備僅采用工作臺、容器和與容器連接的泵實(shí)現(xiàn)疏水涂層的制作，結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低。

上述描述僅是對本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限 定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。