[发明专利]一种用于流体力学观测实验的高透明仿生血管模型的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于流体力学观测实验的高透明仿生血管模型的制备方法，属于属于医学模型技术领域。所述的制备方法包括以下步骤：利用医学影像系统软件创建仿生血管的三维计算机模型；使用FDM型3D打印技术制作仿生血管模型的阳模；配比PDMS和固化剂的混合液；使用PDMS溶液分层浇筑血管模型的阳模；待所述的PDMS固化后，切开模型预留出入口，溶解血管模型的阳模；将所完成的PDMS模具后处理提高表面精度，即可得到高透明的仿生血管模型。本方法的优点表现在具有高透明度，高表面精度，高仿生性以及良好的壁面弹性，制备方法简单，易于成型，有利于开展流体力学观测实验和医用教学演示。

技术领域

本发明涉及一种用于流体力学观测实验的高透明仿生血管模型的制备方法，属于医学模型技术领域。

背景技术

心血管疾病(Cardiovascular diseases)是世界各国发病率和死亡率的主要原因。在过去的三十年中，血流动力学(Hemodynamics)一直是心血管系统和心血管疾病研究的重要组成部分。大量的研究仅限于用使用计算流体动力学(Computational fluiddynamic)建模进行血流模拟，而心血管系统的体外流动观测实验常采用粒子图像测速法(Particle Image Velocimetry)，需要实验模型具有较高的透明度和较高的表面精度。

目前体外个性化仿生血管的实验模型主要由医学影像软件三维重建出血管的计算模型，再通过3D打印技术制作实现，分为直接打印成型和间接打印成型。前者采用的立体光固化成型法(Stereo lithography Appearance)，常使用光敏树脂材料，直接打印中空的血管通道，精度虽然高，但是难以对凹陷处进行高透明打磨，且血管壁受限于材料特性，难以模拟血液与血管壁的流固耦合情况。后者采用的熔融沉积制造法(Fused DepositionModeling)，制造可去除的血管阳模，再进行硅胶模具的制作，但是存在以下问题。例如，采用ABS/PLA等材料打印，需使用有机溶剂(丙酮、二氯甲烷等)溶解，溶解速率缓慢，且该过程具有化学污染和毒性；采用低温材料伍德合金，石蜡等材料打印，易残留于常用硅胶模具(聚二甲基硅氧烷，Polydimethylsiloxane)的表面，导致透明度不够，不利于对内部血流动进行实验观测。因此，如何制作高透明的仿生血管模型是生物流体体外实验测量的一大难题，极大限制了生物流体技术的发展和应用。

三维重建技术是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。本发明优选通过CT、MR等的层片图像，重构出血管模型的三维形体。

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。设计过程中，先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。例如，本发明使用的FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性材料加热融化，同时三维喷头在计算机的控制下，根据截面轮廓信息，将材料选择性地涂敷在工作台上，快速冷却后形成一层截面。一层成型完成后，机器工作台下降一个高度(即分层厚度)再成型下一层，直至形成整个实体造型。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于流体力学观测实验的高透明仿生血管模型的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：利用医学影像系统软件创建仿生血管的三维计算机模型；

步骤(2)：使用FDM型3D打印技术制作仿生血管模型的阳模；

步骤(3)：配比PDMS和固化剂的混合液；

步骤(4)：使用步骤(3)中的PDMS溶液分层浇筑血管模型的阳模；

步骤(5)：待步骤(4)中所述的PDMS固化后，切开模型预留出入口，溶解血管模型的阳模；