电阻抗断层成像模型、实验装置和方法制造方法及图纸

本公开实施例公开了一种电阻抗断层成像模型、实验装置和方法。其中，电阻抗断层成像模型，包括：三维打印的胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型，胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型按人体中对应的解剖位置组合，所述胸腔骨骼模型的电阻率为第一电阻率，用于模拟人体的胸腔的电阻率，所述肺脏模型的电阻率为第二电阻率，用于模拟人体的肺脏的电阻率，所述心脏模型的电阻率为第三电阻率，用于模拟人体的心脏的电阻率，从而得到精确的三维打印的胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型，使得模型更加符合人体的真实解剖结构。也可以精确模拟不同器官的不同电阻率，和同一器官在不同激励信号下的电阻率，对人体胸部的电阻率进行三维精确建模。模。模。

Electrical impedance tomography model, experimental device and method

【技术实现步骤摘要】
电阻抗断层成像模型、实验装置和方法


[0001]本公开涉及医疗器械领域，具体涉及电阻抗断层成像模型、实验装置和方法。

技术介绍

[0002]电阻抗断层成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)通过在人体胸部安放的电极组，在激励安全电流的同时测量相应的体表电压，然后利用激励与测量数据，按照相应的图像重建算法，获得能够反映胸腔内部电阻抗分布的动态图像。
[0003]由于人体正常肺泡在充气情况下具有较高的电阻率，所以EIT在床旁可实时观察肺脏的通气状况，从而反映人体呼吸的生理或病理状态。但是由于人体的EIT信号相对微弱，因此，建立精确的数据采集系统和图像重建算法是EIT成像的基本要素。
[0004]目前，在呼吸EIT领域中，一种普遍认可的、衡量EIT数据采集系统和图像重建算法精确程度的方法是利用物理模型进行数据测量与图像重建实验，并进一步分析数据或图像的信噪比等指标。因此，建立准确的物理模型实验装置，对EIT数据测量系统和图像重建算法的评估与改进，具有重要意义。
[0005]但是，目前的大多数EIT胸腔物理模型都存在两点主要不足在于：一、仅考虑了肺脏组织，忽略了其他胸腔组织(心脏、骨结构等)对EIT的影响；二、现有技术虽然也有类似三维构建模技术公开，但也存在如下重要缺陷：1、一种现有技术所公开的方法是将左右肺3D打印成非实心的空腔组织；如此会导致肺脏的电阻率等同于空气的电阻抗率；而实际的肺生理结构异常复杂，分为肺实质和肺间质；只有肺实质类似与空腔结构；所以整体肺充气情况下的电阻率较空气的电阻率小很多。2、另一种现有技术所公开的方法考虑到采用混合物质构建胸腔器官组织；但所设计的目标器官电阻率过大，超出了人体正常范围。所以，该领域需要具有三维结构，且能够反映胸腔各个脏器真实形状与电阻率特征的物理模型实验装置。标准化建立的该物理模型实验装置可以用于EIT数据采集系统和图像重建算法的校准，或者用于临床教学等。

技术实现思路

[0006]为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供了一种电阻抗断层成像模型、实验装置和方法。
[0007]第一方面，本公开实施例中提供了一种电阻抗断层成像模型，包括：
[0008]三维打印的胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型，
[0009]胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型按人体中对应的解剖位置组合，
[0010]所述胸腔骨骼模型的电阻率为第一电阻率，用于模拟人体的胸腔的电阻率，
[0011]所述肺脏模型的电阻率为第二电阻率，用于模拟人体的肺脏的电阻率，
[0012]所述心脏模型的电阻率为第三电阻率，用于模拟人体的心脏的电阻率。
[0013]结合第一方面，本公开在第一方面的第一种实现方式中，
[0014]所述胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型由下述方式得到：
[0015]对人体的计算机断层扫描图像进行三维重建，得到三维重建模型；
[0016]对所述三维重建模型进行分割、修补、平滑、查错，得到计算机三维打印模型；
[0017]基于所述计算机三维打印模型进行三维打印，得到所述胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型。
[0018]结合第一方面，本公开在第一方面的第二种实现方式中，
[0019]所述胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型的材质为丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的混合物。
[0020]结合第一方面的第二种实现方式，本公开在第一方面的第三种实现方式中，
[0021]所述胸腔骨骼模型中的胸骨的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第一混合比；和/或
[0022]所述胸腔骨骼模型中的肋骨的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第二混合比；和/或
[0023]所述胸腔骨骼模型中的脊椎骨的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第三混合比；和/或
[0024]所述肺脏模型的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第四混合比；和/或
[0025]所述心脏模型的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第五混合比。
[0026]结合第一方面的第三种实现方式，本公开在第一方面的第四种实现方式中，
[0027]所述第一混合比为4.46
±
0.22:1；和/或
[0028]所述第二混合比为4.01
±
0.20:1；和/或
[0029]所述第三混合比为4.09
±
0.20:1；和/或
[0030]所述第四混合比为3.84
±
0.19:1；和/或
[0031]所述第五混合比为3.82
±
0.19:1。
[0032]第二方面，本公开实施例中提供了一种实验装置，其特征在于，包括：
[0033]根据权利要求1
‑
5任一项所述的电阻抗断层成像模型；
[0034]绝缘容器，所述电阻抗断层成像模型固定在所述绝缘容器中；
[0035]电极组，固定于所述绝缘容器的内表面；
[0036]导电溶液，容置于所述绝缘容器中，并浸没所述电阻抗断层成像模型。
[0037]结合第二方面，本公开在第二方面的第一种实现方式中，
[0038]所述绝缘容器包括：有机玻璃椭圆柱状容器，和/或
[0039]所述绝缘容器的壁厚为4.95
‑
5.05毫米，和/或
[0040]所述绝缘容器的高度为396
‑
404毫米，和/或
[0041]所述绝缘容器的椭圆内长轴的长度为346.5
‑
353.5毫米，和/或
[0042]所述绝缘容器的椭圆内短轴的长度为297
‑
303毫米。
[0043]结合第二方面，本公开在第二方面的第二种实现方式中，
[0044]所述电极组的层数为第一值，每层中的电极数为第二值，每层中的电极在所述绝缘容器的内表面均匀分布。
[0045]结合第二方面的第二种实现方式，本公开在第二方面的第三种实现方式中，
[0046]所述第一值为2，所述第二值为16。
[0047]结合第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第四种实现方式中，
[0048]第一层电极组和所述电阻抗断层成像模型的第四第五肋间位置相对应，
[0049]第二层电极组比第一层电极组高100毫米。
[0050]结合第二方面，本公开在第二方面的第五种实现方式中，
[0051]所述导电溶液为生理盐水。
[0052]结合第二方面，本公开在第二方面的第六种实现方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电阻抗断层成像模型，其特征在于，包括：三维打印的胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型，胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型按人体中对应的解剖位置组合，所述胸腔骨骼模型的电阻率为第一电阻率，用于模拟人体的胸腔的电阻率，所述肺脏模型的电阻率为第二电阻率，用于模拟人体的肺脏的电阻率，所述心脏模型的电阻率为第三电阻率，用于模拟人体的心脏的电阻率。2.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型由下述方式得到：对人体的计算机断层扫描图像进行三维重建，得到三维重建模型；对所述三维重建模型进行分割、修补、平滑、查错，得到计算机三维打印模型；基于所述计算机三维打印模型进行三维打印，得到所述胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型。3.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述胸腔骨骼模型、肺脏模型和心脏模型的材质为丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的混合物。4.根据权利要求3所述的模型，其特征在于，所述胸腔骨骼模型中的胸骨的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第一混合比；和/或所述胸腔骨骼模型中的肋骨的丙烯腈
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丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第二混合比；和/或所述胸腔骨骼模型中的脊椎骨的丙烯腈
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丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第三混合比；和/或所述肺脏模型的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第四混合比；和/或所述心脏模型的丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物和炭黑的体积混合比为第五混合比。5.根据权利要求4所述的模型，其特征在于，所述第一混合比为4.46
±
0.22:1；和/或所述第二混合比为4.01
±
0.20:1；和/或所述第三混合比为4.09
±
0.20:1；和/或所述第四混合比为3.84
±
0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志敏，桑岭，陆彧，刘医军，王海广，周静，王颖治，钟南山，
申请(专利权)人：广州呼吸健康研究院广州呼吸疾病研究所点奇生物医疗科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：