一种颅脑物理模型及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种颅脑物理模型及其制备方法，属于颅脑模型技术领域，该颅脑模型的制备方法包括：S1.采用3D打印工艺制作颅骨物理模型、皮肤打印模型和脑脊液打印模型；S2.制备皮肤模具；S3.制备皮肤物理模型；S4.制备脑组织物理模型；S5.在颅骨物理模型、脑组织物理模型和皮肤物理模型上布置应变片、压力传感器和加速度传感器；S6.将脑组织模型置于颅骨物理模型内，并将皮肤物理模型和颅骨物理模型进行粘接，注入脑脊液替代物，得到颅脑物理模型。本发明专利技术提供的制备方法工艺简单，周期短，精度高，制作的模具可重复使用，可有效降低成本，制备得到的颅脑物理模型能高度还原人体脑部的真实的几何构造和生物构造信息。实的几何构造和生物构造信息。实的几何构造和生物构造信息。

【技术实现步骤摘要】
一种颅脑物理模型及其制备方法


[0001]本专利技术属于颅脑模型
，特别涉及一种颅脑物理模型及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的颅脑损伤研究中，真实颅脑样本数量稀少，需要制备颅脑物理模型来替代真实的颅脑模型，应用于针对颅脑进行的力学实验和与数值仿真的对照，结合应变和压力测试系统，开展与医学结合的颅脑损伤机理和机制研究。
[0003]现有的颅脑物理模型建模方法粗糙，颅骨采取球体或椭球体的打印模型，未考虑颅骨形状特征和颅脑的皮肤或脑脊液生理结构，仅通过进行简单的颅内填充后作为颅脑物理模型，无法真实还原人体头部的几何特征和生物构造信息。
[0004]因此，急需提供一种能真实还原人体头部的几何特征和生物构造信息的颅脑物理模型。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种颅脑物理模型及其制备方法，本专利技术提供的制备方法工艺简单，周期短，精度高，制作的模具可重复使用，可有效降低成本，制备得到的颅脑物理模型能高度还原人体脑部的真实的几何构造和生物构造信息。
[0006]本专利技术在第一方面提供了一种颅脑物理模型的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0007]S1.采用3D打印工艺制作颅骨物理模型、皮肤打印模型和脑脊液打印模型；
[0008]S2.将所述皮肤打印模型置于克隆粉混合液中，进行第一固化脱模，得到皮肤模具；
[0009]S3.将所述颅骨物理模型置于所述皮肤模具的空腔内，沿所述颅骨物理模型与皮肤模具间隙注入第一硅橡胶原料，进行第二固化脱模，得到皮肤物理模型；
[0010]S4.将第二硅橡胶原料倒入所述脑脊液打印模型的空腔内，进行第三固化脱模，得到脑组织物理模型；
[0011]S5.在所述颅骨物理模型、所述脑组织物理模型和所述皮肤物理模型上布置应变片、压力传感器和加速度传感器；
[0012]S6.将所述脑组织物理模型置于所述颅骨物理模型内，并将所述皮肤物理模型和所述颅骨物理模型进行粘接，注入脑脊液替代物，得到所述颅脑物理模型。
[0013]优选地，所述颅骨物理模型的制作原料为Lasty
‑
R光敏树脂；
[0014]所述皮肤打印模型的制作原料为ABS树脂；
[0015]所述脑脊液打印模型的制作原料为硬度为70度的硅胶。
[0016]优选地，在步骤S2中，将所述皮肤打印模型的空腔朝上，置于所述克隆粉混合液中，使所述皮肤打印模型的空腔边缘与所述克隆粉混合液表面齐平；
[0017]所述第一固化脱模为于室温下静置至混合物由紫色变为蓝色，取出所述皮肤打印模型。
[0018]优选地，所述克隆粉混合液由克隆粉与水按质量比为1:5混合得到；
[0019]所述克隆粉包括海藻提取物、石膏、硅胶土。
[0020]优选地，在步骤S3中，将所述颅骨物理模型水平悬置于所述皮肤模具的空腔内，确保所述颅骨物理模型的空腔边缘与所述皮肤模具的空腔边缘齐平，所述颅骨物理模型的外壁与所述皮肤模具的内壁各处等距。
[0021]优选地，在步骤S3中，所述第一硅橡胶原料为道康宁184，其中，基本成分和固化剂组分按质量比为10:1进行混合；
[0022]所述第二固化脱模为于常温下固化48h后，去除所述颅骨物理模型和所述皮肤模具。
[0023]优选地，在步骤S4中，所述第二硅橡胶原料为道康宁527，其中，基本成分和固化剂组分按质量比为1:1进行混合；
[0024]所述第三固化脱模为于常温下固化1周后，去除所述脑脊液打印模型。
[0025]优选地，所述应变片布置在所述颅骨物理模型的顶骨、颞骨和枕骨大孔处；
[0026]所述压力传感器嵌入在所述脑组织物理模型与所述颅骨物理模型的顶骨、颞骨和枕骨大孔处相对应的位置；
[0027]所述加速度传感器布置在所述皮肤物理模型外侧与所述颅骨物理模型的顶骨、颞骨和枕骨大孔处相对应的位置。
[0028]优选地，沿所述枕骨大孔将所述脑脊液替代物注入所述颅骨模型内部；所述脑脊液替代物为工业蒸馏水。
[0029]本专利技术在第二方面提供了一种颅脑物理模型，采用上述第一方面所述的制备方法制备得到。
[0030]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0031]本专利技术在普通的颅脑物理模型基础上，增加了脑脊液和皮肤替代生物组织，考虑了颅骨和脑组织的真实几何构造和生理构造，极大的提升了模型的精确性，能更真实地还原人体头部的几何特征和生物构造信息，使得颅脑在外界载荷作用下，应力沿着颅骨和向颅内方向的分布更接近真实颅脑的生理和病理状态，能较为真实地反映颅脑在外界载荷作用下的响应。
[0032]本专利技术颅脑物理模型的制备方法工艺简单，原料无毒害，固化过程无需借助外部机械设备，制备周期短，精度高，制作的模具可重复使用，可有效降低成本。
[0033]本专利技术针对特定外界载荷，在典型位置布置了应变片、压力传感器和加速度传感器，可实现力学实验过程中颅脑信息的动态采集，降低了实验的难度和成本。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本专利技术提供的颅脑物理模型图；
[0036]图2是本专利技术采用的THUMS6.1颅脑模型图；
[0037]图3是本专利技术采用的THUMS6.1颅脑模型中皮肤模型、颅骨模型和脑脊液模型图。
[0038]图4是本专利技术采用的THUMS6.1颅脑模型中颅骨模型的几何特征图；
[0039]图5是本专利技术提供的颅骨打印模型(颅骨物理模型)图；
[0040]图6是本专利技术提供的皮肤打印模型图；
[0041]图7是本专利技术提供的脑脊液打印模型图；
[0042]图8是本专利技术提供的皮肤模具图；
[0043]图9是本专利技术提供的皮肤物理模型图；
[0044]图10是本专利技术提供的脑组织物理模型图；
[0045]图11是本专利技术提供的颅脑物理模型枕骨大孔处、导线处密封处理图。
具体实施方式
[0046]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0047]本专利技术在第一方面提供了一种颅脑物理模型的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0048]S1.采用3D打印工艺制作颅骨物理模型、皮肤打印模型和脑脊液打印模型；
[0049]S2.将所述皮肤打印模型置于克隆粉混合液中，进行第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颅脑物理模型的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1.采用3D打印工艺制作颅骨物理模型、皮肤打印模型和脑脊液打印模型；S2.将所述皮肤打印模型置于克隆粉混合液中，进行第一固化脱模，得到皮肤模具；S3.将所述颅骨物理模型置于所述皮肤模具的空腔内，沿所述颅骨物理模型与皮肤模具间隙注入第一硅橡胶原料，进行第二固化脱模，得到皮肤物理模型；S4.将第二硅橡胶原料倒入所述脑脊液打印模型的空腔内，进行第三固化脱模，得到脑组织物理模型；S5.在所述颅骨物理模型、所述脑组织物理模型和所述皮肤物理模型上布置应变片、压力传感器和加速度传感器；S6.将所述脑组织物理模型置于所述颅骨物理模型内，并将所述皮肤物理模型和所述颅骨物理模型进行粘接，注入脑脊液替代物，得到所述颅脑物理模型。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述颅骨物理模型的制作原料为Lasty
‑
R光敏树脂；所述皮肤打印模型的制作原料为ABS树脂；所述脑脊液打印模型的制作原料为硬度为70度的硅胶。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，将所述皮肤打印模型的空腔朝上，置于所述克隆粉混合液中，使所述皮肤打印模型的空腔边缘与所述克隆粉混合液表面齐平；所述第一固化脱模为于室温下静置至混合物由紫色变为蓝色，取出所述皮肤打印模型。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述克隆粉混合液由克隆粉与水按质量比为1:5混合得到；所述克隆...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军，管一鸣，高付超，葛敬冉，曾庆磊，钱鹏涛，王晶，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：