本發明屬于及醫療服務,具體來說涉及一種仿真肺,仿真肺的制備方法以及一種包含仿真肺的單孔胸腔鏡訓練系統。
背景技術:
1、胸腔鏡手術(vats)作為一種微創手術技術,相較于傳統的開胸手術,胸腔鏡手術通過較小的切口進行,減少了對患者身體的創傷。具有切口小,術后疼痛較輕,患者恢復時間短的優勢。在淋巴結清掃方面,單孔胸腔鏡技術已被證明可以達到與傳統開胸手術相似的效果,這對評估患者的臨床分期、治療方案的確定及遠期療效具有重要意義。盡管單孔胸腔鏡手術具有上述臨床優勢,但實踐中,臨床醫生往往需要接受多次的訓練及臨床實踐才能較好的掌握。現有的胸腔鏡手術訓練主要依賴于書本傳授結合模型訓練的方式進行。這種方法存在的問題是:現有的訓練模型的仿真度不高,無法在模擬訓練時營造逼真的肺部呼吸狀態,造成訓練效果與臨床實踐存在一定差距。此外,現有的訓練模型難以確保訓練效果的一致性和可靠性,導致無法較快的取得理想的訓練效果。因此,如何開發出一種更好的單孔胸腔鏡訓練系統,以克服現有技術中存在的上述問題,是本領域技術人員需要進一步研究的方向。
技術實現思路
1、本發明的第一目的在于提供一種仿真肺的制備方法,能夠制備出仿真度更高、能夠配合呼吸模擬泵模擬呼吸時肺部運動的仿真肺,以提升單孔胸腔鏡的模擬訓練效果。
2、本發明的第二目的在于提供一種基于上述制備方法制備而成的仿真肺。
3、本發明的第三目的在于提供一種單孔胸腔鏡訓練系統,所述單孔胸腔鏡訓練系統包含所述仿真肺,能夠在訓練過程中生成實時3d畫面,提升訓練效果的同一性和可靠性。
4、本發明提供了一種仿真肺的制備方法,其包括如下步驟:
5、步驟100,通過ct掃描獲取肺部醫學影像,并根據所述肺部醫學影像取得肺部三維建模;
6、步驟200:取得氣管及肺泡模型的制備材料備用,所述氣管及肺泡模型的制備材料按照重量百分數包括以下成分:40%的聚酯纖維,30%的聚丙烯纖維,10%的碳纖維,20%的聚乙烯醇纖維;
7、步驟300:參考所述肺部三維建模、基于3d打印技術將所述氣管及肺泡模型的制備材料打印制備為氣管及肺泡模型;
8、步驟400:取得仿真肺本體的制備材料備用,所述仿真肺本體的制備材料按照重量百分數包括以下成分:45%的二氧化硅,35%的配合劑,3%的無色催化劑,5%的固化劑,1%的潤滑油,5%的色素,5%的硅油,1%的分散劑;
9、步驟500:將所述仿真肺本體的制備材料配制成硅膠材料,并將所述硅膠材料倒入真空脫泡機中進行脫泡處理;
10、步驟600:參考所述肺部三維建模、基于3d打印技術打印制作出所述仿真肺本體模具,并對所述仿真肺本體模具進行清洗和脫模劑涂抹;
11、步驟700:將所述氣管及肺泡模型放入所述仿真肺本體模具中并固定在預設位置,將所述硅膠材料倒入所述仿真肺本體模具中、并硫化成型;
12、步驟800:將所述仿真肺本體模具進行高溫固化,待高溫固化完成后將仿真肺本體從所述仿真肺本體摸具中脫模取出;
13、步驟900:基于3d打印技術制備出胸廓外殼,在所述胸廓外殼的殼體上開設單孔胸腔鏡開口和氣泵軟管入口,將所述仿真肺本體安裝在所述胸廓外殼內。
14、優選的是,所述步驟900包括:
15、步驟910:根據人體胸腔的解剖結構,使用計算機輔助設計軟件制備出胸廓外殼的三維設計模型;
16、步驟920:以樹脂為制備材料,基于3d打印技術打印制備出所述胸廓外殼;
17、步驟930:對所述胸廓外殼進行打磨、清洗和去脂處理,直至所述胸廓外殼的表面光滑無刺。
18、優選的是,所述步驟800包括:
19、步驟810:將所述仿真肺本體模具放入50℃-70℃的高溫環境中實現高溫固化;
20、步驟820:將所述仿真肺本體模具放置于室溫環境下或放置于冷卻箱中進行冷卻;
21、步驟830:在所述仿真肺本體模具內表面涂抹脫模劑,將仿真肺本體從所述仿真肺本體摸具中分離;
22、步驟840:對所述仿真肺本體進行細節修飾,所述細節修飾包括在所述肺泡和支氣管的表面模擬出紋理,以及對所述仿真肺本體進行上色。
23、優選的是,所述配合劑包括硅藻土、石英粉和過氧化苯甲酰;所述分散劑包括羥基硅油;所述無色催化劑包括鉑金催化劑;所述固化劑包括縮聚型雙組份硅橡膠(rtv-2)交聯劑。
24、本發明還提供了一種仿真肺,所述仿真肺根據以上任一項所述制備方法制備而成。
25、本發明還提供了一種單孔胸腔鏡訓練系統,其包括:
26、仿真肺,所述仿真肺以上所述制備方法制備而成;
27、呼吸模擬氣泵,所述呼吸模擬氣泵上設有軟管,所述軟管的一端經所述氣泵軟管入口伸入所述胸廓外殼內、并與所述氣管及肺泡模型導通連接;
28、單孔胸腔鏡醫療器械,所述單孔胸腔鏡醫療器械上設置有定位標記;
29、圖像采集裝置,所述圖像采集裝置用于捕捉所述胸廓外殼內的實時圖像數據;
30、數據處理器,所述數據處理器與所述圖像采集裝置信號連接,所述數據處理器用于根據所述肺部三維建模以及所述實時圖像數據生成3d演示畫面;
31、顯示器,所述顯示器與所述數據處理器信號連接,用于實時播放所述3d演示畫面。
32、優選的是,所述數據處理器包括:
33、重建模塊,所述重建模塊用于導入和重建所述肺部三維建模;
34、同步模塊,所述同步模塊用于將所述胸廓外殼內的實時圖像數據與所述肺部三維建模進行同步;
35、渲染模塊,所述渲染模塊用于將所述實時圖像數據導入所述肺部三維建模中進行渲染處理、生成3d演示畫面;
36、交互模塊,所述交互模塊用于接受外部交互指令、對所述3d演示畫面進行調節。
37、優選的是,所述圖像采集裝置包括高精度攝像頭,所述高精度攝像頭共五個,所述五個高精度攝像頭分別安裝于所述胸廓外殼的前側壁、后側壁、左內側壁、右內側壁以及內頂壁上。
38、優選的是,所述圖像采集裝置還包括:內窺鏡。
39、優選的是,所述單孔胸腔鏡訓練系統還包括:云數據平臺,所述云數據平臺與所述數據處理器信號連接。
40、與現有技術相比,本發明取得了如下技術進步:
41、首先,本發明制備的仿真肺具備優質的彈性、從而能夠在單孔胸腔鏡訓練過程中配合呼吸模擬泵模擬出肺部在呼吸時的起伏,提高了訓練操作的訓練效果。
42、其次,本發明能夠實現在單孔胸腔鏡訓練過程中的形成同步3d演示畫面。
43、最后,本發明成本低廉,易于制備和實現。
1.一種仿真肺的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:
2.根據權利要求1所述制備方法,其特征在于,所述步驟900包括:
3.根據權利要求2所述制備方法,其特征在于,所述步驟800包括:
4.根據權利要求3所述制備方法,其特征在于,所述配合劑包括硅藻土、石英粉和過氧化苯甲酰;所述分散劑包括羥基硅油;所述無色催化劑包括鉑金催化劑;所述固化劑包括縮聚型雙組份硅橡膠(rtv-2)交聯劑。
5.一種仿真肺,其特征在于:根據權利要求1-4任一項所述制備方法制備而成。
6.一種單孔胸腔鏡訓練系統,其特征在于,包括:
7.根據權利要求6所述單孔胸腔鏡訓練系統,其特征在于,所述數據處理器包括:
8.根據權利要求7所述單孔胸腔鏡訓練系統,其特征在于,所述圖像采集裝置包括高精度攝像頭,所述高精度攝像頭共五個,所述五個高精度攝像頭分別安裝于所述胸廓外殼的前側壁、后側壁、左內側壁、右內側壁以及內頂壁上。
9.根據權利要求8所述單孔胸腔鏡訓練系統,其特征在于,所述圖像采集裝置還包括:內窺鏡。
10.根據權利要求9所述單孔胸腔鏡訓練系統,其特征在于,還包括: