个体化人肾模型手工制作

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个体化人肾模型手工制作
蔡雪彦
(广东医科大学基础医学院人体解剖学教研室,广东湛江524023)
【摘要】采用软质透明环氧树脂分片浇铸制作个体人肾模型的整体及局部零件模具硅胶加浆为填料,灌注各零件模具,得硅胶肾动脉、肾静脉、肾盂及输尿管等模型零件,各零件嵌入整体模具,再灌以仿肾实质颜的硅胶填料,粘合各零件及充盈整体模具内腔,得与标本相仿的分肾模型。结果所得肾模型与原型标本个体特征相符,具有相应的使用价值。
【关键词】肾;模型;环氧树脂;制作
·技术方法·
基金项目:湛江市非资助科技攻关项目(2017B01023)
人体解剖实物模型历来在医学教育与科普宣传中发挥着一定的辅助作用,相比真实标本,具有经济环保,使用便利的优势,除大部分来源于模型厂与3D 打印[1⁃4]外,尚有部分模型源于各界人士各有特的尝试及创造[5⁃8]。受其启发,本文以实验室中的人肾标本为原型,手工翻模复制出具有其对应个体外形特征的模型,以期积累若干灵活自制模型,有利主动开发丰富教具的可行经验,现介绍如下。
1
材料与方法
1.1
材料
翻模硅胶、透明环氧树脂(软)、玻璃胶、石蜡、脱模
自动排污阀剂、浆;电子称、烤箱、真空泵、夹子、解剖工具等。1.2方法1.2.1
取材
解剖摘取出外形正常完整、具有一定个体形
态特征、肾蒂长度适中的单肾标本,以红、蓝调玻璃胶分别灌注其肾动、静脉,玻璃胶干固定型后,深入肾窦解剖修洁肾动脉、肾静脉、肾盂及输尿管,浸泡适量洗洁精液后捞出,晾至标本表面润滑微干后备用。1.2.2
整肾分片透明软质环氧树脂阴模制作
将处理好
的肾标本按冠状位平置于适当容器中,倒入融化的石蜡,石蜡液面约平肾门中部及肾内外侧缘,待石蜡半凝时,将蜡面塑造成半包埋肾静脉及肾内外侧缘的连续不规则型曲面(肾盂及输尿管为完全包埋),石蜡完全凝固冷却后,倒入透明软质环氧树脂液完全包埋肾标本,树脂固化后去除石蜡包埋块,所得半包埋肾标本的树脂块在其与原石蜡块的分离面上涂覆隔离剂及适量散在的微小蜡滴,再次倒入透明软质环氧树脂液取代原石蜡块位置完全包埋肾标本,环氧树脂完全固化凝结后,沿之前隔离剂及微小蜡滴涂覆面分离两次环氧树脂固化后的合模面,先剥取包埋输尿管侧的半边透明环氧树脂模具(沿体积较小的输尿管末端往体积较大的肾盂方向,输尿管即可顺利滑脱,连同半
边肾实质及肾静脉一起与对应的半边环氧树脂模具分离)。另半边包埋肾动脉及半边肾实质、肾静脉的透明环氧树脂模具,在透视状况下按肾动脉分支形态划切贯通肾动静脉间的软质环氧树脂,使肾动脉及其分支经划切出的环氧树脂弹性通道向肾静脉方向剥离后,即可连同完整的肾实质、肾静脉、肾盂、输尿管等一起脱离模具。
为方便后期游离的肾盂连输尿管模型零件嵌回模具对应腔隙中,可将肾盂连输尿管所在的管状模腔及与其相对的肾实质模腔进行划切贯通,取出两模腔间的环氧树脂条状物,即开放肾盂、输尿管模型零件嵌入与剥取的通道,条状环氧树脂复位,又可恢复整肾各模腔的形状。
在环氧树脂模具的肾外侧缘,肾实质模腔最外凸处开窗,形成后期模型填料灌注通道。
模具内各腔隙涂覆隔离剂,备用。1.2.3肾动脉、肾静脉、肾盂连输尿管等游离模型零件的制作
取未加硅胶,加适量固化剂,搅拌均匀,抽气泡后
灌入环氧树脂阴模内,硅胶完全固化后,剥出完整的硅胶肾模型,深入其肾窦及肾实质解剖分离出各自独立连带部分硅胶肾实质的肾动脉、肾静脉、肾盂连输尿管等模型零件原型(各硅胶肾模型零件延伸入硅胶肾实质部分有利后期各零件植入完整模型的硅胶肾实质中,增加各零件与硅胶肾实质部分的粘结牢固程度)。修饰各零件合模线,再按上述整肾分片制模的方法分别制作各模型零件的软质透明环氧树脂阴模,在不影响零件结构外观的位置开设灌胶口,模仿各自对应标本结构的颜,调配料,加固化剂,混合后抽除气泡灌入各零件模具内,固化后剥取各个模型零件,备用。1.2.4
分整体肾模型制作
肾动脉、肾静脉、肾盂连输
尿管等游离独立的彩模型零件正确嵌入整肾模具的对
应模腔空隙后,分片的整肾透明环氧树脂模具准确合模,妥善夹固,经预设的注胶窗口灌满仿肾实质
颜的硅胶液,开窗位置树脂块复位,排挤出多余硅胶液,夹固开窗位置树脂块,硅胶完全凝结固化后拆除模具,取出完整的
彩肾模型,修洁各合模线即可(放大镜下细化处理合模线,则效果更佳)。
2结果
所得彩硅胶肾模型具有自身的个体特征,与作为模板的真实标本个体特征相近(图1)。各结构具有与真实标本相仿的质感颜,相同的大小、外形及毗邻关系等个体化的细节特征,具有相应的使用价值;质地柔韧,抗撕拉,方便模型使用过程中的翻扯示范;刮擦不掉;耐摔,易保管,较为实用。但对比真实标本原型,在局部细节上仍有较明显差距。
3讨论
3.1本手工模型制作注意点分析
在模具设计上:模具各部分如何分割组合,关系到模型脱模是否顺利可行,也影响到合模线的数量及位置;模具排气口、灌胶口是否合理科学,关系到模型是否会残留气泡等缺陷。即使以相同标本为原型模板,模具设计也可因个人经验及制作习惯而有所不同,人体标本形态千差万别,具体模具更是需按标本个体形态具体分析具体设计。
合模时,夹具的夹力需匹配软质环氧树脂模具的抗夹能力,以合模夹固后不漏硅胶即可,夹力大,虽然合模缝隙小,但易使软质模具变形甚至夹裂;夹力小,合模缝隙大,模腔密闭不良,灌注的硅胶易渗漏。
模型表面细节效果与上方法相关:浆混合硅胶灌注法,因每次灌注所得零部件颜通体一致,故细节颜单一,表面效果不如模板标本般自然细腻有变化,但长期使用不惧刮擦,无掉顾虑,较适合分要求简单,以可随意触摸使用目的为主的模型制作。而硅胶外上法,因可运用彩绘的技巧手法,故模型表面效果更接近真实标本,细节模仿效果更佳,但因其为靠粘合剂将料涂抹黏附于模型外表面,故保牢靠度上不如浆混合灌注法,较适合细节仿制效果要求丰富的以观赏为主要用途的模型制作。在实践中,具体方法选择有待制作者结合具体情况综合衡量取舍。
硅胶固化剂的添加按厂方产品说明的低比例为宜,虽然固化时间较添加高比例固化剂延长,但为硅胶液的充分抽除气泡和渗入各模腔细微处争取了时间,有利模型质量提高。
3.2本个体化手工模型制作的适用情况分析
本个体化手工模型制作方法经济简便,无需模型厂或3D打印模型制作条件,匹配解剖工作者日常接触标本原型模板多,深谙模型运用目的及使用要求,对模型复制量要求不高等特点,较适合模型使用者自行制作小批量甚至一对一的小众型或个体化模型。
本文手工模型制作与模型厂模型制作的情况不同:首先,模型制作动机不同,模型厂的模型生产是商业性质,以获取市场经济利益为目的,其模型制作需权衡市场需求及开发成本,与模型制作数量息息相关,个体化或小众化模型制作通常难顾全供需双方利益,故其产品以大众化模型为主;本文的个体化手工模型制作则以方便自行灵活制作自用教具为目的,以自我认可的个性化小众化模型为主。其次,模具不同,模型厂模具通常采用可长期大量复制的工业钢模,模具开发成本高;本方法所用模具为软质环氧树脂浇铸,存在可撕裂及老化后柔韧性变差与变形缺点,剥取模型需配合顺势而为的手法,适合短期内小批量模型复制,但模具铸造有经济便捷优势,有利于自行随心所欲制作模型。
本手工模型制作与解剖模型3D打印的开展条件不同:人体解剖模型的3D打印,涉及将人体结构转化为数字模型,再由数字模型转化为实物模型的过程,要求有相应较专业的数据转化设备支撑或可利用(数据采集与数据输出打印),一定的数字建模经验,才能有较好的模型打印效果。若以上条件有所欠缺或实现条件不太经济便利,均可成为3D模型制作的阻碍因素,从而无法发挥3D模型打印的种种优势。而手工模型制作则无数字模型的转化过程,不受开展3D打印模型制作条件的限制,仅需模型常用制作耗材及若干通用实验室设备即可完成制作,在模型制作条件上更为宽松,有相应的实用性。
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图1人肾模型  A.前面观;B.后面观
A B
解剖学研究2020年第42卷第5期Anat Res,2020,Vol.42,No.5
作者在解剖一例成年男性尸头标本的左面部时,发现面动脉变异,出现副面动脉。表现为:左侧面动脉穿下颌下腺,于咬肌止点前缘处分为粗细不均的前、后两支。后支即副面动脉,绕行至面部。于主干夹角为30°,此处管径为5mm ,后向上径直走行经咬肌前缘、笑肌、颊肌浅面、颧肌深面至眶下部,主干长7cm 。前支迂曲行向前上,在咬肌前下角,可见面神经下颌缘支横过面动脉浅面。行进至距口角外1.5cm 处,上升至鼻翼旁,沿鼻外侧到达内眦(图1)。
面动脉在走形、分布以及止点存在着解剖学变异。马富等[1]经解剖观测50例标本后指出副面动脉发生率仅为5%,而向宇燕等[2]行34侧标本观测副面动脉出现率为23.5%。后者的结果明显高于前者,也许与总标本数量较少有关。总而言之,虽然副面动脉的出现率较低,但对颜面部的整形修复手术具有一定的意义:①因存在血管变异
可能,不能一味奉行“面静脉沿着面动脉走行”这一理论进行手术操作,大到应用面部皮瓣修复组织缺损,小至面部止血、动脉缝扎等操作,均应注意此类血管可能的变异,避免医源性血管损伤,如条件允许,术前可对面动脉的分布情况进行多普勒探测,便于手术顺利实施;②副面动脉虽为解剖变异的结果,但具有一定的优点,其解剖位置相对恒定,并且主干长、外径较粗,可作带蒂组织瓣修复局部缺损,既保留了面动脉,也不会增加面神经受损的几率,并可适当做远位转移,为颌面部皮瓣设计提供了新的思路。
参考文献
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(收稿日期:2020-06-08)
基金项目:中国医学科学院整形外科医院院所基金(B2018008)1.中国医学科学院基础医学研究所北京协和医学院基础学院人体解剖学与组织学胚胎学系,北京100730
通信作者:周宇,E⁃mail :*******************
面动脉变异一例
三方通话强帅,周宇,王乃利1
(中国医学科学院北京协和医学院整形外科医院,北京100144)
·变异畸形·
图1
左侧面动脉于咬肌止点前缘处分为粗细不均的前、后两支。①前支;②
副面动脉
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(收稿日期:2020⁃06⁃18)
封三

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