制造血管变形模型系统的方法

专利名称：制造血管变形模型系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造血管变形(尤其是动脉瘤和狭窄)模型系统的方法，以及根据该方法和它们在医学界的应用而制造的模型系统。
背景技术：
在现今社会中，最常见的死亡原因包括由于不健康的饮食习惯、压力和/或易患病的体质而导致的心血管系统疾病。在心血管疾病领域中，经常发现有先天或后天的血管变形，例如动脉瘤或局部血管窄缩(狭窄)。
动脉瘤是在血管系统中形成的薄壁隆凸，特别是因为受感染的血管壁弱化而引起。可通过外科手术方法(例如，“动脉瘤夹”)或血管内技术来治疗该动脉瘤。动脉瘤的血管内治疗法涉及，通过血管系统引入栓塞动脉瘤所需的材料和将所述材料传送到待栓塞动脉瘤所在的点处。将所述材料(例如，在血液中硬化的聚合物，各种纤维或栓塞螺圈)放置在那里并将导管从血管系统中移除。另一治疗方法(例如，血管内镜置管vascular endoprostheses)是将支架(stent)放置在相应血管中的动脉瘤的分枝点上。如果成功那么该方法可使血液恢复的正常流动，同时可防止血液进入或限制血液流入动脉瘤中而使得在动脉瘤凝块中存在血液。如果认为有利，那么还可使用组织硬化材料(“组织粘合剂”)。所有这些方法的目的都是通过使形成的血栓愈合而稳定地栓塞动脉瘤。
由于动脉瘤不但出现在大通道的区域内，而且也经常出现在难于接近的血管部分，例如头颅或大脑动脉中，因此将栓塞介质传送到目的地需要极高的技术。由于血管壁损伤、漂浮在血流中断裂的栓塞螺圈的碎片、从动脉瘤中冲出和进入血管系统中的栓塞材料或洗掉的血栓极有可能导致栓塞和组织梗塞，而在最糟糕的情况下栓塞和组织梗塞可导致病人的死亡，所以在传送导管或放置栓塞材料时造成的失误会给病人带来极大的危险。
为了练习血管内操作和放置栓塞材料，已使用动脉瘤模型系统，该系统包括带有凸起部分的玻璃管系统；所述系统可充满液体。在将新的外科技术应用于动物或人之前，可使用该系统进行试验。此外，缺乏经验的外科医生可使用该系统来练习血管内治疗技术。
该系统的缺点是所述玻璃管和在玻璃管中向外形成的凸起部分具有与自然血管和动脉瘤完全不同的特性。尤其是，所述玻璃管系统与血管的区别在于它缺乏弹性并具有更大的稳定性，由此即使将栓塞材料成功的放在玻璃管系统中，也不能确保该技术能实用并且不会给病人带来危险。所述模型系统的另一缺点是由于玻璃管和变形必须由人工吹制和手工形成，因此它非常昂贵。由树脂玻璃或硬塑性材料制成的低价格的无弹性的血管模型基本上具有相似的缺点。
可比较的问题区域与狭窄血管部分的血管内治疗法相联系血管狭窄是先天或后天的血管收缩。后天血管狭窄的最常见原因是动脉粥样硬化血管变形，其特征为受感染的血管硬化、变厚和丧失弹性而最终导致血管容积的收缩。除了药物治疗方法外，还附加有血管内治疗技术，它主要将例如充气囊扩张或放置支架用作血管支撑元素以保持内腔开通，通常结合两种方法一起使用。由于已知的刚性系统仅在其实际模仿或复制体内的情况下才有些许用途，因此在这种情况下还需要模型系统以研制和试验合适的治疗方法。

发明内容
鉴于现有技术相关的缺点，因此本发明的目的是提供一种节省成本的血管变形模型系统，它比现有技术的模型系统能更好的仿制或复制血管和血管变形的特性。
根据本发明，通过使用一种制造血管变形模型系统的方法可实现所述目的，该方法包括以下步骤(a)局部加热适于引导液体的第一中空体，它的至少一个或多个局部区域由柔性、可热塑变形材料制成，对该一个或多个局部区域进行所述局部加热直到可热塑变形材料变软为止，以及(b)将所述中空体处于足够高的压力下以使得被加热区域产生变形，变形的大小和形状由所施加压力的持续时间和/或所施加压力的强度控制。
通过使用本发明的方法而产生的变形，特别是，可用于再现血管壁的变形(如动脉瘤)或复制扩张的血管部分。
因此，该方法可使其自身产生变形，例如该变形的壁厚从基底朝向穹顶大大减小，并且由于可热塑变形材料的柔性使得该变形的可撕裂性与动脉瘤更相似，而使用传统的模型系统则不能实现。此外，通过使用所述有创造性的方法可制造血管狭窄的模型；在这种情况下，该变形代表血管没有变化的部分，而中空体的未变形局部区域与狭窄血管部分相对应。与刚性的血管模型不同，根据本发明的方法制造的模型，不但可复制内腔尺寸的差别，而且可复制存在于狭窄和未狭窄血管区域之间的弹性的差别。为了复制血管狭窄，通常使用更软更柔性的塑性材料(其具有需要较少的施加力的更好的热塑性变形特性)以模仿扩张特性。
由于可热塑变形材料的柔性致使可复制出血管系统的弹性，由此，与根据现有技术生成的惯用的人造系统相比，根据本发明制造的模型系统更能更准确地反映出存在于身体内的实际情况。例如，除了血管变形的外形之外，还可复制它们的弹性和易碎性，这样通过选择用于相关目的的材料和材料特性可模拟关于“生理”血管部分存在的差别。
当变形已生成且热塑性材料冷却到比其软化点更低的温度，可立刻将根据本发明的模型系统充满液体并投入使用，例如试验或研究血管内治疗技术。
然而，当为了储存目的而制造所述系统时，最好在根据本发明已完成制造后将第一中空体的空腔充满空气或惰性气体并且密封好，以保证不透气。以这种方式即使储存较长的时间(例如，持续几个月)所述变形也可保持稳定且保持它们的原始形状。在这种情况下，在将根据本发明制造的模型系统用于预期目的之前，可通过切断或打开封闭区域而将其打开。最好通过将充满加压气体的所述中空体的开口熔合或粘结在一起，以实现封闭。然而，能够使所生成变形的形状保持稳定的任何方法基本上都是可以接受的。
如果至少将生成的变形和优选整个第一中空体设计为半透明或基本透明，那么也是合适的，由此，例如可从外部容易地看到试验的方法是否成功。在这种情况下第一中空体最好完全半透明，尤其是，基本透明以实现本发明所涉及的方法。
因为与操作血管内导管相关的困难主要在于血管系统的易碎性和弹性，所以按照本发明的优选实施例整个第一中空体由柔性材料制成。该实施例提供了这样一个优点，即，不但变形所在的区域表现出与生物体中存在的非常相似的特性，而且中空体的其他局部区域也是如此。以这种方式，例如，在需要将微导管移向变形(例如，人造动脉瘤)位置处的学习血管内技术的阶段，可确定是否发生过度损伤操作。此外，通过使用完全柔性的第一中空体，制造的模型系统可模拟血液通过其中流动的血管的特性，例如“缓冲室(surge tank)效应”等。通过选择合适的泵送系统可生成如同生物体中实际发生的脉动的心脏舒缩液压。而且，根据本发明优选地将中空体放入透明胶体(例如，白明胶)或具有相似特性的塑性材料中。该实施例尤其适于模拟中空体中血管的自然悬浮和网状血管。
根据另一优选实施例整个第一中空体由热塑性材料制成。该实施例非常节省成本并且允许在第一中空体内的任一期望位置处产生变形。在这种情况下优选的实施例是整个第一中空体由柔性、可热塑变形材料制成，另外该材料是透明的。
基本地，可使用任何一种可不费力地处理的可热塑变形材料。尤其适合的可热塑变形材料是PVC(聚氯乙烯)、PUR(聚亚安酯)、PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)，这是因为它们也可柔性设计。PVC是特别优选的材料。通过选择材料和第一中空体壁厚的尺寸，本领域中技术人员可改变模型的弹性以模拟特定血管、网状血管结构或血管变形。
优选地通过由热的液体(优选具有高沸点的亲脂性液体，例如油)产生的局部效应来引起局部加热，通过火焰(优选由喷灯产生的火焰)产生的局部效应来引起局部加热，通过使用从中空体壁部的内部或外部局部施加的热金属线(尤其是热金属螺旋线)来引起局部加热，或通过将中空体局部暴露在微波中来引起局部加热。然而，任何一种加热效应只要能局部加热与软化效应相关的热塑性材料都可以基本投入使用。在这种情况下，借助于气体火焰而产生的加热效应尤为节省成本。另一方面，使用微波或热液体(例如，石蜡油)来加热第一中空体能够尤为准确地调节温度。
根据优选实施例所述的第一中空体代表二维布置的连通通道系统[它们可能例如关于直径和/或长度以及形状(可以为盘绕或主要伸长的构造)彼此不同，从而模拟在自然血管系统中的情况]，或代表该系统的一部分。例如，第一中空体可以这样的方式生成并以另外的方式使用在印制电路板的制造中，即，通过将两个(特别是柔性的)塑料薄片以粘合或焊接的方式部分粘接在一起，使得连通路径形成血管系统或其部分。以这种方式制造血管系统的二维模型，所述系统适于以准确的搜索目标的方式练习将物体移动通过分支的血管通道。尤其是，该方法允许以简单的方式制造盘绕构造的血管模型。可优选使用抗撕裂薄片以制造该系统，例如所述薄片具有大体对应于平均壁厚的壁厚。
根据另一优选实施例，第一中空体代表软管、连通(意味着连接从而可传导)软管的二维或三维系统[它们可能例如关于直径、壁厚和/或长度以及形状(可以为盘绕或主要伸长的构造)彼此不同，以模拟在自然血管系统中的情况]、或该系统的一部分。在使用软管的最简单的方式中，该模型系统尤为节省成本。另一方面，连通软管系统允许复制血管系统的二维或三维模型或其部分。
可使用任何类型的产生压力的方法(例如，通过流体静力学、气体力学或机械方法)以生成变形。由气体力学方法产生的压力由于其产生简单且廉价因此尤为适合。由流体静力学方法产生的压力由于其模拟了在自然动脉瘤发展期间的主要情况因此尤为合适。
根据有创造性的方法的优选实施例，在局部加热前，将第一中空体至少部分地放入由不可热塑变形材料制成的第二中空体内，第二中空体的至少部分区域以形状闭合(form-closed)的方式容置第一中空体的至少部分区域。在这种情况下，第二中空体的外形最好适合第一中空体(软管、连通软管系统、连通路径的二维系统或其部分)的外形。因此，第二中空体可设计为热塑性不可变形的管，它的至少部分区域适于以形状闭合的方式容置具有适当成形软管外形的第一中空体。以这种方式，该软管可在被放入所述管之后以限定的方式形成。
因此如果第二中空体具有至少一个切去部，尤其是一个或几个椭圆形或环形的切去部，那么是尤为有利的。在本发明的这个实施例中，优选地第二中空体适于制造病态的血管隆起(尤其是动脉瘤)的模型系统。以这种方式，通过加热第一中空体的局部区域，可生成其在第一中空体中的位置可准确地确定的变形，当第一中空体的部分或整体容置在第二中空体的部分或整体中时，所述区域布置在切去部的下面。以这种方式通过选择一限定的(例如椭圆形或环形)具有固定直径的切去部，可预先准确地确定动脉瘤的类型和其颈部直径。因此可生成各种类型的不同直径的变形(例如纺锤状或成串葡萄状的动脉瘤)。
如果第二中空体(例如由玻璃、热塑性不变形的塑料或金属制成)由一单独件组成，以使得第一中空体在变形生成后保留在第二中空体内部，那么在这种情况下也是有利的。以这种方式可生成血管变形的双层外壳，其中外层的第二中空体不但可确定变形的起始形状和尺寸，而且可确定第一中空体的形状；例如将设计为热塑性材料的惯用软管的第一中空体放置在具有弯管形状并设有切去部的第二中空体的内部。在不必安装可适当预形成的第一中空体的情况下，这将使得具有变形的血管旋转，而该旋转在被准确地复制的变形之前或之后。因为可使用具有尤其简单结构的第一中空体(例如常规的软管)和预先制造的第二中空体(例如由树脂玻璃、玻璃或金属制成)，所以实现本发明所涉及的方法很廉价。在制造的模型系统使用完后，可取出第一中空体并可再使用第二中空体。这里最好两个中空体都是基本透明的。
按照本发明所涉及的制造方法的另一优选实施例，使用包括至少两个部分的第二中空体，所述至少两个部分可相互连接在一起，并且可至少部分分离，它们的连接至少可部分分离，以允许在实现该方法之前容置第一中空体而在该方法实现完后将第一中空体移除。因此第二中空体可以由彼此可完全分离的两个部分组成，或者根据特别优选实施例第二中空体可包括两个转动连接的部分，以使其可快速地打开或关闭。打开第二中空体以容置第一中空体，而后在加热和生成变形之前再关闭第二中空体。
为了此目的，可优选使用金属板或其他合适材料以及合适薄片(尤其是塑料薄片)制成的板的组合。优选的是成型模板，其可被加热并因此能够加热薄片材料。然后将被加热的薄片材料暴露在压力和/或真空中以生成第一中空体。在这种情况下，可使用压力和/或真空以生成满足个别需要的第一中空体。
当生成变形和(如果认为需要)封闭了第一中空体以使其不透气(尤其是通过粘合或焊接)后，可简单地快速打开第二中空体，从而容易地移除所述第一中空体。在这种情况下，第二中空体以与成型模相同的方式工作。
如此设计的第二中空体具有这样的优点，即，它也非常适合与不是管状外形的第一中空体共同来实现所述方法。尤其有利的是将切去部遍布第二中空体的两部分，从而当打开第二中空体时，形成切去部的中空体的边缘裂开，由此在打开第二中空体时加宽切去部。在该实施例中，在生成变形后，可将第一中空体从第二中空体中取出，而没有损坏第一中空体和所生成的变形的危险。
为了生成人造动脉瘤，最好直接局部加热预定的较小区域。在这种情况下尤为合适的是如果第二中空体具有至少一个切去部，并且，在受压前，从外部在位于切去部下面的至少一个区域处以点的方式加热已被引入第二中空体内的第一中空体。
本发明所涉及方法的另一优点是除了隆凸之外，还能以这种方式模拟其他类型的变形以及模拟其他类型的血管变形。例如，可这样生成狭窄血管模型系统，其包括对应于没有收缩的血管部分的变形，而第一中空体的部分保持它们的原始状态并因此代表狭窄的部分。以这种方式不但可复制狭窄区域的局部收缩特性，而且也可复制代表狭窄部分和生理上健康部分之间的主要差别的血管壁的弹性和壁厚。为了此目的优选使用第二中空体。尤为有利的是使用管状第二中空体和包括软管部分的第一中空体，第一中空体的形状以形状闭合的方式装配入管状设计的第二中空体中，所述第一中空体的纵向尺寸超过第二中空体的长度，从而在已将所述软管的局部区域放入所述管内、并且随后对没有位于所述管内的软管部分的局部区域或区域加热并加压之后，这个或这些区域将发生膨胀。然而，由形状闭合的管包围的未加热局部区域将保持其原始直径和原始壁厚。
此外，本发明涉及一种根据上述方法制造的血管变形模型系统。在这种情况下优选动脉瘤和/或狭窄血管模型。这里尤其优选根据本发明的模型系统，其中包围中空体的空腔的壁的厚度和/或第一中空体的直径基本与存在于人体或动物体中的血管的尺寸相对应。在这种情况下，关于内径、壁厚或全径的尺寸取决于由该模型复制的一个或多个血管的类型。该尺寸会因模型系统的不同而不同，并且在复杂模型系统中不同人造血管的尺寸也会差别很大。当然，靠近大动脉的带有动脉瘤的血管具有比大脑动脉更大的尺寸。然而，本领域中技术人员已熟知这些尺寸。由发明者所作的试验表明内径在0.5和30mm之间并且壁厚在≤0.3和4mm之间是尤为有利的。(这些尺寸并不涉及第一中空体未变形的局部区域。与自然血管变形相同，该变形也可具有非常小的壁厚和非常大的内径。)基本包括其中已生成变形的通道或软管的简单模型系统是尤为廉价的。较复杂的模型系统用于代表连通血管系统，它非常适于模拟和阐明，例如主要血流矢量对收缩或扩张的血管部分或隆凸的影响。
此外，本发明涉及这样一种设备，该设备由根据本发明的模型系统和用于向该模型系统供给液体的液体泵送系统构成。在特别优选实施例中，将与血液浓度相同的食盐溶液、人造血液或新鲜血液用作非常廉价或者具有可与自然血液相比的特性的液体或任何其他液体。
使用何种类型的泵送系统取决于要获得的效果，并且可由本领域技术人员容易地选择出来。惯用的滚子或活塞隔膜泵很节省成本，并且允许产生与自然血压相对应的流体静压。优选地，在上游和/下游布置可调节的电阻器以模拟血管的缓冲特性。通过计算机控制的泵送系统(例如，计算机控制的活塞隔膜泵)的帮助，可有利的实现对在人造血管系统中的复杂流动系统(适合生物体中存在的生理和/或病理情况的逆流、脉动、压力和频率变化)的模拟。在这种情况下，优选使用可施加不同强度压力的泵送系统。泵送系统最好允许以产生可改变其频率和/或节律的流体静脉动的方式施加液体。为了使本发明的设备结合核磁共振成像(NMR)一起使用，优选由非磁性元件构成并且例如全部由塑性材料制成的泵送系统。在这种情况下，例如驱动应位于断层X光摄影装置的外部或是气动类型的。
根据另一优选实施例，本发明所涉及的设备装配有可视记录系统。为了此目的，具有放大透镜的常规视频系统或数字记录系统都是合适的。如果认为合适，在这种情况下可使用成像方法，例如计算层析X射线照相术、MLT、NMR或其他技术人员参考的已知方法。
本发明还涉及对根据本发明的模型系统的使用或在医学领域中一种创新的设备。它们尤其适合检验影响血液凝结或血栓形成的药效；研制、试验或改进医疗器械以治疗血管变形(优选动脉瘤)；研制、试验或改进医学处理方法以治疗试管中的动脉瘤；基础和高级训练医师或其他保健人员，或分析存在于血管变形内和周围的流动条件。
例如，优选地，通过引入对比剂并同时使用上述一种成像方法来进行分析，可实现对动脉瘤和狭窄血管中血液的流动特性的模拟和检验。以这种方式也可在血管变形的情况下检验新的对比剂和它们在血管系统中的铺展特性。为了使血液动力学的扩散状态(spreading behavior)可视化，优选使用的对比剂和表示血液的载流液体具有不同的颜色。


下面参考如附图中所示的优选实施例将详细描述本发明。
图1是简单动脉瘤软管模型1的放大侧视图；图2是示出了制造双层动脉瘤模型系统1′相关步骤的放大示意图；
图3是示出了如何在成型模11的帮助下生成人造动脉瘤3的放大示意图；图4是示出了制造血管狭窄模型系统1相关步骤的放大示意图。
具体实施例方式
图1表示头颅动脉的成串葡萄状动脉瘤的模型系统1，该系统由PVC软管2制成。弹性PVC软管2具有1.5mm的内径和0.65mm的壁厚。为了复制人造动脉瘤3，通过气焰将软管2局部(点的方式)加热到PVC材料的软化范围内的温度。同时使用常规的压力泵将软管充满压力为0.5巴的压缩空气，以使得在该局部加热区域处形成动脉瘤3。随后，将人造动脉瘤3和在其中存在的气体冷却。冷却是通过同时施加微压而实现的以防止动脉瘤过早陷缩。最后，在轻微压力下通过焊接封闭软管2的两端部4/4′以使其不透气，从而人造动脉瘤3可较长时间的保持稳定。
人造动脉瘤3在弹性和结构方面与自然动脉瘤相似，这尤其是因为人造动脉瘤3由柔性材料制成，并且其壁部5从动脉瘤基底6朝向穹顶7大大减少。与在人体血液系统中发现的自然情况相似，人造动脉瘤3的极薄壁穹顶7特别易碎，当通过引入液体而施加压力时甚至会更加易碎。
示出的模型系统1尤其适于试验新的治疗方法和诊断方法以及用于训练目的。将软管2的两端部4/4′切开并与泵送系统(例如活塞隔膜泵)连接在一起以使其能够传导。通过使用钩在软管2端部的Y型同轴密封系统将软管2连接到所述泵上而实现连接。通过以脉动的方式施加压力同时将人造血液加热到38℃而模拟人的脉搏。为了此目的，生成从50mmHg到250mmHg范围的流体静压。为了改变以脉动的方式施加的所述液体的压力、频率和节律，需要设置一计算机并使其与所述泵结合使用，从而可模拟循环系统的各种生理和病理条件。
在这种情况下，将模型系统1除了其两个软管端部4/4′之外放置在充满已加热到38℃的液体的盆中。由于模型系统1浸没于其中的人造血或液体已被加热，因此血管内装置和机械栓塞装置在它们的弯曲特性和扭转稳定性方面表现得如同位于人体内。对于代表动脉瘤位于其上的血管的软管2的弹性也同样适用。例如，将模型系统1放入周围液体中将产生外阻力以影响软管2的“缓冲室(surge tank)”特性和动脉瘤3的脉动行为。
为了实现待研制、试验或学习的血管内方法，使用者通过Y型分支插入软管2开口内的止血阀引入，例如微血管并引导它朝向人造动脉瘤3的基底6。这样可放入，例如聚合材料或栓塞螺圈。由于表示血管的软管2和人造动脉瘤3都设计为弹性的、且具有与自然血管或动脉瘤相似的表面特性，因此与惯用的玻璃模型系统相比，可更好地检测出在将栓塞材料引导和/或引入人造动脉瘤3过程中所犯的错误。以这种方式，如果被移动的物体抵靠在软管2中或被抓住，此外也存在严重的创伤动作将导致人造动脉瘤3破裂的危险，那么外科医生就会感觉得到。由于与常规的玻璃系统一样模型系统1是透明的，因此其还表现出一个优点，即，可从外部很容易地看到血管内操作，并且如果必要也可对其进行记录。
图2是示出了制造双层动脉瘤模型系统1′有关步骤的示意图。为了制造本发明所涉及的双层模型系统1′，将代表待复制血管的内径和壁厚的弹性聚乙烯软管2放入铜管9中，该铜管9具有不同尺寸的椭圆形和环形的切去部8，所述铜管的内腔尺寸设计为适于以形状闭合的方式容置聚乙烯软管2。在将聚乙烯软管2推入铜管9中(见图2b)后，通过使其准确数量地暴露在微波下并从外部对其局部加热，直到达到聚乙烯的软化点。从外部的局部加热作用到从外部通过设置在铜管9上的切去部8可接近的聚乙烯软管2的局部区域上。在加热前，关闭聚乙烯软管2的一端部4′以使其不透气。接着其另一端部4通过同轴密封系统与常规活塞隔膜泵连接在一起，以使其能够传导。
在加热并达到材料的软化点后，通过活塞隔膜泵施加压力，该活塞隔膜泵已设置为在预定时间段内向软管2喷射定量的空气。这不但可以确定待生成的变形的尺寸，而且可保证软化区域保持完整且不会由于施加的压力过高或膨胀得太快而断裂。由于对加热区域施加压力，因此将如图2c所示形成变形，所述变形构成了人造动脉瘤3。同样，通过在外部将真空作用到软管(或在内部对软管施加压力而在外部生成真空)上可生成和调整所述变形。随后，可直接使用以这种方式生成的双层模型1′以讲授或发展医学技术，或通过焊接并以密封的方式将开口端部4封闭，以备以后使用。
如图2c所示的双层模型1′尤为适于准确复制位于动脉瘤之前或之后的血管部分(例如，以限定的转动形式，或如图中所示，以精确直线血管延伸的形式)。此外，该双层模型1′可准确地确定动脉瘤的颈部6和动脉瘤3的尺寸。当要使用双层模型1′时，打开关闭的两端部4/4′以使得液体喷射入模型1′中。然后，可简单地将带有动脉瘤3的柔性软管2从铜管9上移走并除去。另一方面铜管9可被多次使用。铜管9最好设有纵向布置的缝线且沿着该缝线可将其折叠打开(参见图3中的示例)。
图3示出了基于连通软管的三维系统来制造人造动脉瘤的相关步骤，其中仅示出了部分10。当然，以同样的方式使用单独软管(与图2中示出的相似并作为一个示例)可制造动脉瘤模型系统。在该示例中，借助于管状成型模11生成期望的人造动脉瘤3。该成型模包括两部分12/12′，它们通过铰链13在一边缘处连接到一起，以允许两部分做折叠运动，从而通过适当地旋转两部分12/12′使它们彼此相对或远离而打开或关闭成型模11。打开成型模11，以将连通软管三维系统的管状局部区域10放入其中。当将局部区域10放到合适的位置后，再次关闭成型模11。为了牢固地关闭成型模11的两部分12/12′，在没有通过铰链13连接的一边缘处设置有销型连接，该连接只有在作用微小的机械压力时才会脱离。以这种方式可防止成型模11在生成人造动脉瘤3时发生的加压作用而被打开。另一方面，该连接允许容易地将两部分12/12′分离。
用来预先设定待生成的人造动脉瘤3的形状的切去部8位于成型模11的两个部分12/12′上，以跨过两部分12/12′的自由边缘。当形成人造动脉瘤3后，可容易地从打开的成型模11上移除局部区域10和生成的人造动脉瘤3。这样的成型模11是优选的，其中，几个可能不同尺寸的切去部8沿着自由边缘设置，因为这将允许通过单个成型模11而按需要生成一个或几个和/或(如果必要)不同尺寸的或位置的动脉瘤3。
当关闭成型模11和在位于切去部8下面的限定区域处加热局部区域10后，通过施加压力(见图3b中的箭头)生成预定尺寸的动脉瘤。然后，如图3c和3d所示，从成型模11上移除局部区域10，为此目的第一次打开成型模11。然后在没有成型模11的情况下，可将连通软管的三维系统投入使用。通过示意示出的所述方法可生成具有预定尺寸的颈部6的人造动脉瘤(参考图3d和3e)。当已生成动脉瘤3时，如果需要，还可在连通软管的三维系统的同一或其他局部区域生成血管变形或动脉瘤，直到完成所需模型系统。
然后将这样生成的模型系统放入充满固化胶体的盆中，从而当所述胶体凝固或定形后，该系统的三维外形得以稳定而完全不会损坏模型系统的弹性。该胶体也用作一种外围阻力和缓冲剂，该缓冲剂具有与围绕脑血管的组织或脑脊髓液相比的“缓冲室”特性，由此这样的设备尤为适于在需要复制脑血管网络时使用。
图4示出了一个如何生成狭窄血管模型系统14的示例。为此目的，将具有6.0mm内径和1.5mm壁厚的柔性聚乙烯软管2以形状闭合的方式放入可折叠打开的成型模11中。然后，通过热石蜡油从外部对没有被成型模11包围的软管2的部分17局部加热，直到达到软化点而后通过施加压力使其膨胀。然后如图4所示，当成型模11冷却后将其打开，并取出如此生成的模型系统14。此外，如图4d所示模型系统14不但可以模拟狭窄血管的不同尺寸的内腔，而且也可以模拟不同厚度的血管壁15、狭窄部分16的壁15′和生理部分17。不同壁厚也导致在狭窄血管模型系统14中的各血管部分16/17的弹性特性的不同，从而准确地反映了人体中存在的情况。
权利要求
1.一种制造血管变形模型系统(1)的方法，其特征在于以下步骤a)局部加热适于传导液体的第一中空体，所述中空体的至少一个或多个局部区域由柔性的、可热塑变形材料制成，对至少一个局部区域进行所述局部加热，直到所述可热塑变形材料软化为止，以及b)将所述第一中空体处于足够高的压力下，从而导致在加热位置处产生变形，该变形的尺寸由所施加压力的持续时间和/或所施加压力的强度来控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在生成所述变形后，将所述第一中空体的一密封闭合部处于气压中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过将所述第一中空体的开口熔合或粘结来得到所述闭合部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，至少生成的所述变形和优选整个第一中空体设计为半透明或基本透明。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，整个所述中空体由柔性材料制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，整个所述中空体由可热塑变形材料制成。
7.根据上述权利要求任一项中所述的方法，其特征在于，所述可热塑变形材料为PVC、PUR、PP或PE。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，通过由热的液体产生的局部效应来引起局部加热，该液体优选为具有高沸点的亲脂性液体，通过火焰产生的局部效应来引起局部加热，该火焰优选为由喷灯产生的火焰，或通过使用热金属线来引起局部加热，该热金属线优选为金属螺旋线或线圈，或通过局部暴露在微波中来引起局部加热。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过对所述中空体施加外部热源而实现局部加热。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，第二中空体具有可加热的构造并且也可影响对第一中空体的加热。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一中空体是二维布置的通道的系统，或该系统的一部分，这些通道相互连通。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过使用焊接或粘结的方法将两塑料薄片部分地粘结在一起来制造所述系统，所述两塑料薄片中的一个布置在另一个顶部。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述塑料薄片由抗撕材料制成。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一中空体设计为软管(2)、连通软管系统或该系统的一部分(10)。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在加热前，至少部分地将第一中空体放入由不可热塑变形材料制成的第二中空体中，从而使得所述第二中空体的至少部分区域以形状闭合的方式容置所述第一中空体的至少部分区域。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二中空体设有至少一个切去部(8)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述切去部(8)具有椭圆或环形形状。
18.根据权利要求15至17中任一项中所述的方法，其特征在于，所述第二中空体具有单件结构，且当生成所述变形后所述第一中空体保留在其中。
19.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二中空体包括可相互连接且至少可部分分离的至少两个部分(12)，该连接至少可部分分离，以允许在实施所述方法之前容置所述第一中空体，并且在所述方法完成后将所述第一中空体移除。
20.根据权利要求19中所述的方法，其特征在于，所述第二中空体包括可转动连接并可快速打开或关闭的两部分(12)。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二中空体具有主要的管状外形。
22.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以点的方式实现所述局部加热。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第二中空体具有至少一个切去部，并且从外部在位于所述切去部下面的至少一个区域处以点的方式对已引入所述第二中空体内的所述第一中空体加热。
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一中空体包括以形状闭合的方式装配入管状设计的所述第二中空体中的软管部分，所述第一中空体的纵向尺寸超过第二中空体的长度，从而在将所述软管部分的局部区域放入所述管内、并且对没有位于所述管内的软管部分的局部区域或区域加热并加压之后，这个或这些区域将发生膨胀，同时由形状闭合的管包围的未加热局部区域将保持其原始直径和原始壁厚。
25.根据权利要求1至24任一项方法得到的血管变形模型系统。
26.根据权利要求25所述的模型系统，其特征在于，包围所述第一中空体的空腔的壁(15)的厚度和/或所述第一中空体的直径与存在于人体或动物体中的血管的尺寸相对应。
27.一种设备，包括根据权利要求25或26中所述的模型系统以及用于将所述模型系统充满液体的泵送系统。
28.根据权利要求27所述的设备，其特征在于可视记录系统。
29.根据权利要求27或28所述的设备，其特征在于，至少部分将所述模拟系统放入液体或胶体中。
30.根据权利要求27至31中任一项所述的设备，其特征在于，所述充入的液体为与血液浓度相同的食盐溶液、人造血液或新鲜血液。
31.根据权利要求25或26所述模型系统或者根据权利要求27至30任一项中所述设备的使用，用于医学领域中研究、开发和/或训练目的。
全文摘要
一种用于制造动脉瘤模拟系统(1)的方法，包括以下步骤局部加热适于传导液体的第一中空体，该第一中空体的至少一个或多个局部区域由柔性的、可热塑变形材料制成。对至少一个所述局部区域进行局部加热，直到所述可热塑变形的材料软化为止。本发明还包括将所述第一中空体处于足够高的压力下以在所述加热区域处产生变形，由此所述变形的尺寸由所施加压力的持续时间和/或所施加压力的强度控制。
文档编号G09B23/30GK1596185SQ02823848
公开日2005年3月16日 申请日期2002年9月30日 优先权日2001年9月29日
发明者弗里德黑尔姆·布拉塞尔 申请人:弗里德黑尔姆·布拉塞尔