制造模型的方法和模型技术

本发明专利技术涉及一种制造模型的方法和相应的模型，该模型类似于人或动物的器官或组织，该模型包括至少一个具有至少一个类组织特性的第一区域和至少一个具有连接到其上的多个中空分支的空腔，多个中空分支中的至少一些形成为使得其突出到所述具有类组织特性的第一区域中。本发明专利技术还涉及一种制造上述第一结构的制造模型的方法。

Method and model of manufacturing model

The present invention relates to a method of manufacturing model and the corresponding model, this model is similar to human or animal organs or tissues, the model includes at least one has at least one kind of organization characteristics of the first region and at least one has a cavity connected to a plurality of hollow branches thereon, a plurality of hollow branches at least some of the formation of the first region to make it to the class with outstanding organizational characteristics in. The invention also relates to a method for making a manufacturing model of the first structure.

【技术实现步骤摘要】
制造模型的方法和模型
本专利技术涉及一种制造类似于人类或动物器官或组织的模型(模型)的方法，模型包括至少一个具有至少一个类组织特性的第一区域和至少一个具有连接到其上的多个中空分支的空腔，多个中空分支中的至少一些形成为使得其突出到所述具有类组织特性的第一区域中；以及涉及一种对应的模型。
技术介绍
解剖学正确的身体部位如器官或关节的生产是已知的。这些身体部位通常由外科医生和/或教师使用，以便解释所关注的身体部位的功能以及可能存在缺陷，例如破裂的韧带或肿瘤，会存在于身体什么部位，以及为什么需要解决这个缺陷。然而，这些模型通常由刚性塑料材料制成，因此在对其进行操作时不会感觉到这个身体部位能传到出什么感觉。此外，当所关注的身体部位具有存在于其中的空腔(例如血管)时，其通常不形成为中空空间，而是由一块材料形成。因此，这种身体部位的解剖学正确模型不能用于外科医生和学生的关于如何实施医疗程序的医学培训，例如，如何使用医疗植入物对所述身体部位进行手术或诊断。相反，外科手术训练辅助器是已知的可以用于外科医生的训练。这些训练辅助装置通常具有类似于相关身体部位的外形；然而，形成于其中的空腔通常由至少一个气囊形成，因此不会产生高度的解剖学正确性，因此，诸如为了放射学训练的目的，肾脏中的肾盏不容易被识别。此外，这些培训辅助材料通常不是由外科医生能获得正确的器官感觉的材料制成的，因为用于制造这些模具的材料的弹性模量与真实器官的弹性模量不同。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的是提供一种解剖学正确的模型，其不仅具有解剖学上正确的外部形状，而且还包括解剖学上正确的内部结构，例如空腔，使得模型可以可靠地用作手术培训辅助工具。本专利技术的另一个目的是提供一种解剖学上正确的模型，其同时也复制了相关器官的至少一些特性。本专利技术的又一个目的是提供一种在精力和成本方面要求较低的制造方法。这些目的通过如本文所述的制造模型的方法和相应的模型来满足。根据本专利技术提供的制造类似于人或动物器官或组织的模型的方法，所述模型包括至少一个具有至少一个类组织特性的第一区域和至少一个具有连接到其上的多个中空分支的空腔，多个中空分支中的至少一些形成为使得其突出到所述具有类组织特性的第一区域中，该方法包括以下步骤：制造具有与所述至少一个空腔的形状和连接到所述至少一个空腔的多个分支的内部形状相似的至少一个第一结构；将所述第一结构放置在具有与所述模型的外部形状相似的内部形状的模型模具中；用具有所述至少一个类组织特性的材料填充所述模型模具以形成所述模型；从所述模型移除所述第一结构，以在所述模体内形成所述具有连接到其的多个中空分支的空腔。通过在形成解剖学正确的模型外部形状的模具中提供解剖学正确的第一结构，从而可以获得不仅具有解剖学上正确的外部形状而且具有解剖学正确的内部形状的模型。这样的制造方法实现简单，例如，模型模具可以重复使用多次。优选地，制造至少一个第一结构的步骤，包括从真实动物或人体器官的医学成像装置，优选CT图像数据，准备图像数据的步骤，并根据所获得的图像数据设计第一结构。优选地，第一结构的分辨率的限制由用于提供与第一结构有关的图像数据的医学成像装置的空间分辨率来定义。在这方面应当注意，医学成像数据可以由MRI装置，CT扫描仪，PET，X射线装置和超声装置中的至少一个来提供。类似地，也可以参考使用医学成像装置获得的相关真实器官的数据来设计模型模具。优选的，该方法进一步包括以下步骤：在所述模型模具中提供至少一个第二结构，该至少一个第二结构选自由至少以下成员之一构成的组中：肿瘤、过渡区、至少一个石块，例如肾结石，形成至少一个血管或互连血管网络的结构，形成另一空腔的结构，神经或互连神经的模型，假体或至少一种医学植入物，且所述至少一个第二结构的材料优选的为非水溶性和水溶性之一。因此，不仅可以提供解剖学正确的模型，而且可以提供具有肿瘤的模型，外科医生可以在模型上进行肿瘤去除手术。此外，肿瘤还可以具有不同的材料性质，使得模型也可以用于例如放射科医生的诊断训练。有利的是，从所述模型去除第一结构的步骤通过施加热、使用溶剂其中至少之一并且由于用于第一结构的材料与所述具有至少一个类组织特性的材料之间的反应性差异而实现。使用例如蜡材料或低熔点金属(例如镓)以形成第一结构和可选的第二结构，意味着它们可以在施加热量和施加溶剂(仅为可选的)时被除去，使得水基化合物可以用作形成模型的材质。水基化合物通常具有类似于人类器官的性质，因为它们通常包含70％至98％的水。可以使用具有不同熔点的材料分别形成第一结构和第二结构，并且温度差异有助于顺序地去除材料。因此，第一结构和第二结构的空腔被保留并由不同的材料模制。使用例如碳酸钙作为形成第一结构的材料，使得由于其与酸性溶液的反应性而可以除去第一结构以形成可溶性产物和气体，但是模型和第二结构的材料由于其对酸的反应性低而将被保留。以这种方式，第一结构和第二结构可以分别以可以从模型移除的蜡插入件的形式提供。或者，仅第一结构由水不溶性(非水溶性)材料制成，第二结构由水溶性材料形成以模仿肿瘤。如果第二结构的熔化温度不同于第一结构的熔化温度，则也是有益的。通过这种方式，因为被加热到更高或更低的温度，可以在模具内形成具有不同材料性质的腔壁的空腔。如此，举例来说，相对于类似神经或其他类型空腔的区域，具有较高弹性的血管可以在模型内形成。关于此方面，优选的是，第一结构的材料是非水溶性的，例如，蜡，低熔点金属如镓，并且该具有至少一种类组织特性的材料是水溶性的，例如琼脂糖凝胶、明胶、胶原蛋白、弹性蛋白、PEG(聚乙二醇)。优选地，可使用3D打印机形成模型模具、第一结构和第二结构中的至少一个。3D打印机可用于生产小型结构件，因此可用于制造类似于人体或动物体部位的解剖学上正确的结构。然后通过所使用的3D打印机的分辨率来限定形成模型的插入件或外部形状形的插入件或模具的分辨率。这通常优于用于设计相应部分，例如第一结构、第二结构或模型模具的图像数据的分辨率。有利地，第一结构和第二结构中的至少一个是在模具中形成。在模具中形成嵌入模型的结构意味着可以以非常经济有效且时间有效的方式生产这些结构。这是因为该结构的材料可以例如只需简单的将其倒入模具中固化，然后从模具中取出。此外，使用模具也使得结构件的生产耗时更少且重复性高。优选地，该第一结构的平均均方根误差小于2mm，优选地小于0.5mm。如此，可以获得解剖学正确的第一结构。并且当第一结构被插入模具中并且随后从模具中移除时，解剖学上正确的空腔可以在模型内形成。优选地，基于从CT扫描仪获得的数据为基础设计第一结构，并且使用CT扫描仪同样地扫描完成的第一结构和/或模型，将扫描的第一结构的图像数据与用于设计第一结构的图像数据进行比较，以获得平均均方根误差的数据。应当注意，也可以使用诸如MRI，PET，超声和X射线等其它医学成像装置来设计模型模具的第一结构或第二结构的形状。有益的是，选择所述具有至少一种类组织特性的材料，使得所述至少一种类组织特性再现器官中发现的相应组织的机械性能、在MRI、CT、X射线或超声成像中的成像对比度、光学性质、视觉外观、组织或器官的电磁辐射吸收、组织或器官的声波吸收、组织或器官的触觉特性以及弹性模量其中至少之一。对于嵌入模型中的第二结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造模型（10）的方法，所述模型类似于人或动物的器官或组织，所述模型（10）包括至少一个具有至少一个类组织特性的第一区域和至少一个具有连接到其上的多个中空分支的空腔，多个中空分支中的至少一些形成为使得其突出到所述具有类组织特性的第一区域中，其特征在于，该方法包括以下步骤：制造具有与所述至少一个空腔的形状和连接到所述至少一个空腔的多个分支的内部形状相似的至少一个第一结构（18）；将所述第一结构（18）放置在具有与所述模型（10）的外部形状相似的内部形状的模型模具（20a，b）中；用具有所述至少一个类组织特性的材料填充所述模型模具（20a，b）以形成所述模型（10）；从所述模型（10）移除所述第一结构（18），以在所述模体（10）内形成所述具有连接到其的多个中空分支的空腔。

【技术特征摘要】
2016.05.30 EP 16172019.81.一种制造模型（10）的方法，所述模型类似于人或动物的器官或组织，所述模型（10）包括至少一个具有至少一个类组织特性的第一区域和至少一个具有连接到其上的多个中空分支的空腔，多个中空分支中的至少一些形成为使得其突出到所述具有类组织特性的第一区域中，其特征在于，该方法包括以下步骤：制造具有与所述至少一个空腔的形状和连接到所述至少一个空腔的多个分支的内部形状相似的至少一个第一结构（18）；将所述第一结构（18）放置在具有与所述模型（10）的外部形状相似的内部形状的模型模具（20a，b）中；用具有所述至少一个类组织特性的材料填充所述模型模具（20a，b）以形成所述模型（10）；从所述模型（10）移除所述第一结构（18），以在所述模体（10）内形成所述具有连接到其的多个中空分支的空腔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述模型模具（20a，b）中提供至少一个第二结构（26,28），所述至少一个第二结构选自由以下至少一个成员构成的组中：类肿瘤材料（26）、类组织材料（28）、过渡区、至少一块石块，例如肾结石，至少一块骨头，形成至少一个血管或互连血管网络的结构，形成另一空腔的结构，神经或互连神经的模型，假体或至少一种医学植入物，且所述至少一个第二结构的材料优选地为非水溶性和水溶性之一。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从所述模型（10）去除所述第一结构（18）的步骤通过施加热、使用溶剂、使用机械力其中至少之一并且由于用于所述第一结构（18）的材料与所述具有至少一个类组织特性的材料之间的反应性差异而实现。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一结构（18）的材料是非水溶性的，例如，蜡，并且所述具有至少一种类组织特性的材料是水溶性的，例如，琼脂糖凝胶。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述模型模具（20a，b），所述第一结构（18）和所述第二结构（26,28）中的至少一个是使用3D打印机形成。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一结构和第二结构（18,26,28）中的至少一个形成在模具（30）中。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一结构（18）在平均均方根误差小于2mm内制造，优选小于0.5mm。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述具有至少一种类组织特性的材料，使得所述至少一种类组织特性再现器官中发现的相应组织的机械性能、在MRI、CT、X射线或超声成像中的成像对比度、光学性质、视觉外观、组织或器官的电磁辐射吸收、组织或器官的声波吸收、组织或器官的触觉特性以及弹性模量其中至少之一。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮尔·费舍尔，丘天，
申请(专利权)人：马克斯·普朗克科学促进学会，
类型：发明
国别省市：德国,DE