[发明专利]用于模拟深部脑刺激电极植入操作的模型装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于模拟深部脑刺激电极植入操作的模型装置及其制备方法。所述模型装置包括颅脑模型、压力传感器、数据处理模块以及输出装置，颅脑模型包括丘脑底核，压力传感器设置在丘脑底核上，压力传感器与数据处理模块连接，数据处理模块与位于颅脑模型外部的输出装置电连接或信号连接。该模型装置能够准确模拟患者的颅脑结构，并通过在丘脑底核处设置压力传感器并设置相应的数据处理模块和输出装置，通过输出装置可以实时反馈电极插入位置的准确性，可供医生进行深部脑刺激电极植入手术的模拟操作训练，从而提高手术时电极插入位置的准确性，进而提高手术效率，降低电极植入手术风险。

技术领域

本发明涉及深部脑刺激电极植入模拟操作的技术领域，更具体地，涉及一种用于模拟深部脑刺激电极植入操作的模型装置及其制备方法。

背景技术

丘脑底核（STN）是人类大脑中与帕金森及其他非自主运动有关的重要结构，属于功能神经外科方面。目前的相关手术，主要依靠一个带有坐标信息的定位铁架，固定在患者的头上，调节好坐标，患者带着这个铁架去做CT或者MRI（核磁共振影像），之后结合影像资料以及记录好的坐标信息，往患者脑部植入微电极到丘脑底核处，进行丘脑底核深部电生理刺激（STN－DBS）。

根据临床反馈，虽然现在有立体定位铁架，但这样的做法其实相当于盲插，需要医生有非常丰富的经验或者在比较幸运的情况下，能够一次就将电极插中目标部位，否则电极插不中还得移动，需要进行反复多次尝试。这个过程不仅延长了手术时间，增加手术操作的难度，而且还会增加手术的风险。

深部脑刺激(DBS)电极植入的准确性直接决定着帕金森病患者深部脑刺激的最终治疗效果。由于丘脑底核体积较小、边界不明显，术中核磁共振影像分辨率低、电极伪迹大，直接根据影像资料进行电极插入不仅操作上会存在困难，准确率也会收到较大影响。如果可以做到三维重建出丘脑底核，再结合脑组织打印出来，不仅可以直观看到核团所在位置及周围空间结构，还可以在具有脑组织的模型中进行术前插电极模拟练习，让医生术前做到心中有数，而且术前模拟可以锻炼“手感”，降低盲插不中的概率，节约手术时间，降低手术风险。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种用于模拟深部脑刺激电极植入操作的模型装置，该模型装置能够为深部脑刺激电极植入手术提供术前模拟模型，提高正式手术时电极插入位置的准确性，从而提高手术效率，降低手术风险。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种用于模拟深部脑刺激电极植入操作的模型装置，包括：颅脑模型、压力传感器、数据处理模块以及输出装置，所述的颅脑模型包括丘脑底核，所述的压力传感器设置在丘脑底核上，所述的压力传感器与数据处理模块连接，所述的数据处理模块与位于颅脑模型外部的输出装置电连接或信号连接。

本发明的所述模型装置，通过图像处理、三维重建、3D打印制备出个性化的丘脑底核，进而制备出个性化的颅脑模型，并通过在丘脑底核处设置压力传感器并设置相应的数据处理模块和输出装置，当电极或手术器械触碰到丘脑底核时，会对位于丘脑底核上的压力传感器产生压力，在颅外的输出装置立即会进行提示。通过输出装置实时反馈模拟操作中电极插入位置的准确性， 可供医生进行深部脑刺激电极植入手术的模拟操作训练。

优选地，所述的颅脑模型还包括由上颅骨和下颅骨配合形成的颅腔结构、颅内血管、脑室以及脑组织，所述的丘脑底核、颅内血管及脑室位于所述的颅腔结构内，所述的脑组织填充在所述的颅腔内。这样颅脑模型高度接近真实的人体颅脑的组成和结构，为医生在模拟电极植入操作训练中提供更真实的平台。

优选地，所述脑组织的制备材料为硅胶、凝胶或橡胶等柔软性材料，使得制得的颅脑模型中，脑组织具有与真实脑组织相似的质感、柔软度和弹性。