一种基于3D打印的甲状腺穿刺模型及其制作方法与流程

本发明涉及3d打印甲状腺模型技术领域，尤其涉及一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型及其制作方法。

背景技术：

甲状腺是体积最大的经典内分泌腺体，呈h形，分为左、右两侧叶和中间的峡部。峡部向上可伸出锥状叶，达舌骨平面。甲状腺侧叶上端到达甲状软骨中部，下端至第6气管软骨环，后方与第5～7颈椎高度平齐。峡部位于第2～4气管软骨环前方。甲状腺的血液供应极为丰富，主要由一对甲状腺上动脉和一对甲状腺下动脉供血，部分人还有来自头臂干的甲状腺最下动脉供血。甲状腺的实质由大量滤泡组成，其分泌的激素包括甲状腺激素(thyroidhormone，th)和降钙素(calcitonin，ct)。前者由滤泡上皮细胞合成，以胶质形式储存于甲状腺滤泡上皮细胞外的滤泡腔中，在调节机体的生长发育、新陈代谢等功能活动中发挥重要作用；后者由甲状腺滤泡旁细胞(又称“c”细胞)合成，主要参与调节机体钙磷代谢和稳态的调节。

甲状腺结节是临床常见疾病。流行病学调查显示，采用高分辨率超声，其检出率可达19％～67％，在女性和老年人群中多见。虽然甲状腺结节的患病率很高，但仅有约5％的甲状腺结节为恶性，因此临床上甲状腺结节处理的重点在于良恶性的鉴别。甲状腺细针穿刺细胞学检查(fineneedleaspirationbiopsy,fnab)是甲状腺结节良恶性评估的首选检查方法，对甲状腺结节的诊断及治疗有重要价值，被视为术前诊断甲状腺结节的“金标准”。然而，由于甲状腺血供丰富，毗邻气管、颈内动脉等重要器官，因此甲状腺穿刺操作的技术要求较高，如操作者缺乏经验，极有可能造成穿刺失败，甚至造成穿刺部位出血、窒息等不良事件。近年来，随着超声技术的普及，直径小于1cm的甲状腺微小结节的发病率逐年增高，更增加了甲状腺穿刺操作的难度。

根据上述，为了便于临床医师全面了解和掌握甲状腺穿刺要领，现有医院临床或医学校在教学时，都会借用到甲状腺模型，而目前传统的甲状腺模型，普遍结构简单，多采用塑料注塑而成，因此存在诸多缺点和不足之处,具体如下；

1、因材料坚硬，无法很好的模拟人体皮肤和血肉组织，故而仿真效果差，不利于学生直观了解甲状腺的具体状态。

2、不能对结节患处进行模拟，进而无法提供给医师较为真实的甲状腺结节穿刺练习和找寻演练，教学实用性差。

鉴于以上缺陷，实有必要设计一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型及其制作方法。

技术实现要素：

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种甲状腺穿刺模型，能够便于临床甲状腺穿刺学习使用。

本发明另一个目的是为了提供一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型的制作方法，来便于医院中就能够进行制造安装。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

所述的甲状腺穿刺模型包括下部壳体、上部壳体、泡沫垫、金属感应报警器、电池仓和蓄电池，所述的下部壳体顶部固设有上部壳体，所述的上部壳体与下部壳体采用热熔成型，所述的下部壳体和上部壳体内部放置有泡沫垫，所述的泡沫垫分别与下部壳体和上部壳体采用活动连接，所述的泡沫垫内部放置有金属感应报警器，所述的金属感应报警器与泡沫垫采用紧配连接，所述的下部壳体内部中端下端还固设有电池仓，所述的电池仓与下部壳体采用热熔成型，所述的电池仓内部还放置有蓄电池，所述的蓄电池与电池仓采用紧配连接，且所述的蓄电池与金属感应报警器采用电源线连接。

进一步，所述的下部壳体和上部壳体内部还设有放置空腔，所述的放置空腔为空心腔体。

进一步，所述的下部壳体由下颈部模型和下甲状腺模型组成的类似花瓶截面形状，所述的下颈部模型两侧为下甲状腺模型，所述的下甲状腺模型与下颈部模型一体成型。

进一步，所述的上部壳体由上颈部模型和上甲状腺模型组成，所述的上颈部模型两侧为上甲状腺模型，所述的上甲状腺模型与上颈部模型一体成型，且所述的上甲状腺模型为蝴蝶形状。

一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型的制作方法，包括以下步骤：

a、创建甲状腺形状的空腔壳体三维模型，并对三维模型进行拆分为下部壳体和上部壳体，同时保存为两份独立的三维模型文件；

b、将两份三维模型文件通过u盘导入至3d打印机中，并设定下部壳体三维模型优先打印，上部壳体三维模型等待打印状态；

c、选择硅胶作为打印材料，放入料盘开机预热后，操作3d打印机进行下部壳体三维模型的正常打印；

d、当下部壳体打印完毕后，3d打印机暂停运行，接着将泡沫垫放入下部壳体内放置空腔中；

e、再将金属感应报警器放入到泡沫垫中，并将金属感应报警器的电源线插入到电池仓中；

f、然后开启3d打印机进行上部壳体三维模型的继续打印，即上部壳体三维模型依附于下部壳体顶部进行堆叠；

g、当模型完全打印完成后，3d打印机停止工作，接着取出3d打印模型，并将蓄电池放入到电池仓中与金属感应报警器的电源线进行连接，最终实现了完整的甲状腺穿刺模型。

进一步，所述的步骤(d)泡沫垫放入之前，需要等待10分钟，即完全让下部壳体固化成型，同时医护人员用手在泡沫垫内部顶端任意位置挖出一个与金属感应报警器相等凹型槽。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明以患者真实影像学数据为基础，利用3d打印技术建立甲状腺模型，更相似的模拟了甲状腺及周围毗邻组织的解剖结构。

2、本发明在甲状腺模型内布置金属感应结节，通过放置不同大小、位置和数量的金属感应结节，模拟不同患者甲状腺结节穿刺的实际过程，可供临床医师训练甲状腺穿刺手术，便于医师获得实际操作的真实“手感”，以熟练掌握穿刺要领。

3、本发明采用拆分式3d打印方法，故而也方便快速安装，实现了模型的一体化，便于推广应用。

附图说明

图1是一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型的分离状态立体图；

图2是一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型的立体图；

图3是一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型的制作方法流程图；

图4是3d打印过程立体示意图；

图5是下部壳体的放大立体图；

图6是上部壳体的放大立体图。

下部壳体1、上部壳体2、泡沫垫3、金属感应报警器4、电池仓5、蓄电池6、放置空腔101、下颈部模型102、下甲状腺模型103、上颈部模型201、上甲状腺模型202。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明。

具体实施方式

在下文中，阐述了多种特定细节，以便提供对构成所描述实施例基础的概念的透彻理解，然而，对本领域的技术人员来说，很显然所描述的实施例可以在没有这些特定细节中的一些或者全部的情况下来实践，在其他情况下，没有具体描述众所周知的处理步骤。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种基于3d打印的甲状腺穿刺模型及其制作方法，所述的甲状腺穿刺模型包括下部壳体1、上部壳体2、泡沫垫3、金属感应报警器4、电池仓5、蓄电池6，所述的下部壳体1顶部固设有上部壳体2，所述的上部壳体2与下部壳体1采用热熔成型，所述的下部壳体1和上部壳体2内部还放置有泡沫垫3，所述的泡沫垫3分别与下部壳体1和上部壳体2采用活动连接，所述的泡沫垫3内部还放置有金属感应报警器4，所述的金属感应报警器4与泡沫垫3采用紧配连接，所述的下部壳体1内部中端下端还固设有电池仓5，所述的电池仓5与下部壳体1采用热熔成型，所述的电池仓5内部还放置有蓄电池6，所述的蓄电池6与电池仓5采用紧配连接，且所述的蓄电池6与金属感应报警器4采用电源线连接，所述的下部壳体1和上部壳体2内部还设有放置空腔101，所述的放置空腔101为空心腔体，所述的下部壳体1由下颈部模型102和下甲状腺模型103组成的类似花瓶截面形状，所述的下颈部模型102两侧为下甲状腺模型103，所述的下甲状腺模型103与下颈部模型102一体成型，所述的上部壳体2由上颈部模型201和上甲状腺模型202组成，所述的上颈部模型201两侧为上甲状腺模型202，所述的上甲状腺模型202与上颈部模型201一体成型，且所述的上甲状腺模型202为蝴蝶形状。

需要说明的是具体操作步骤为：

a、首先基于临床影像学数据，利用三维制作软件solidworks创建甲状腺形状的下部壳体1和上部壳体2的三维模型，并保存为两份独立的三维模型文件，文件格式为stl；

b、接着将两份三维模型文件通过u盘导入至3d打印机中，并设定下部壳体1三维模型优先打印，上部壳体2三维模型等待中，并需要经人再次启动打印机才可继续打印；

c、然后选择硅胶作为打印材料，放入料盘开机预热后，当热床温度到达40°，喷头温度到达180°后，操作3d打印机进行下部壳体三维模型的正常打印；

d、当下部壳体1打印完毕后，3d打印机暂停运行，此时需要等待10分钟，即完全让下部壳体1固化成型，与此同时，医护人员用手在泡沫垫3内部顶端任意位置挖出一个与金属感应报警器4相等凹型槽，接着将泡沫垫3放入下部壳体1内放置空腔101中；

e、再将金属感应报警器4放入到泡沫垫3中，并将金属感应报警器4的电源线插入到电池仓5中；

f、然后开启3d打印机进行上部壳体2三维模型的继续打印，即上部壳体2三维模型依附于下部壳体1顶部进行堆叠；

g、当模型完全打印完成后，3d打印机停止工作，接着取出3d打印模型，并将蓄电池6放入到电池仓5中与金属感应报警器4的电源线进行连接，最终实现了完整的甲状腺穿刺模型。

甲状腺穿刺模型在教学使用时，医师可借助ct扫描来判断金属感应报警器4的具体位置，借助穿刺针直接由上部壳体2插入，因下部壳体1和上部壳体2都为硅胶材质，且因下部壳体1由下颈部模型102和下甲状腺模型103组成的类似花瓶截面形状，而上部壳体2由上颈部模型201和上甲状腺模型202组成，且上甲状腺模型202为蝴蝶形状，因此不仅能够模拟人体甲状腺的形状，也一定程度上模拟出人体皮肤和血肉组织的柔软性，达到一定程度的仿真效果，同时当穿刺针接触到金属感应报警器4时，报警器发出报警声来提示学员穿刺成功；与此同时，因在制作过程中泡沫垫3中放置金属感应报警器4的凹型槽可进行随意开设，故而可实现每个模型中金属感应报警器4位置的不同，方便多名医师相互之间使用不同模型进行多次反复穿刺练习。

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