一种模拟肿瘤超声造影表现用于肿瘤诊治研究的仿体模型的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医学领域，涉及一种用于模拟肿瘤超声造影的仿体模型。具体地说涉 及超声医学中的超声造影及超声引导下肝癌诊断和介入治疗领域，涉及一种用于超声造影 技术、高/低频超声引导下穿刺活检技术和肿瘤消融技术的教学与训练的改良模型。 技术背景
[0002] 超声造影（contrast enhanced ultrasound)技术被认为是超声医学发展的第三 次革命，将超声的诊断模式从常规的形态学诊断向功能学诊断推进。Westwood等于2013年 通过对大量前瞻性临床研究进行深入分析后提出，超声造影技术对肝脏局灶性病变的诊断 效能可媲美常规增强影像学手段(增强CT和增强MRI)，具有重大的临床价值。此外，超声造 影在超声引导下介入穿刺活检及肿瘤消融技术上也有重要的应用价值。通过超声造影能检 出常规二维超声难以发现的肿瘤病灶，为病灶的定位、定性诊断提供重要的影像学依据。
[0003] 超声造影及超声引导下穿刺活检和肿瘤消融技术对设备等条件的要求并不高，具 有精准、灵活、简便、经济等优势，但要求操作者熟练掌握超声成像技术和介入操作技术。年 青医师受到医学伦理道德和医疗操作规范的约束，无法在患者身上进行操作练习，使新技 术的发展和推广受到巨大的限制。因此，为年青医师构建能模拟人体的仿真训练平台，使超 声医师的操作技术在培训过程中快速提升，是超声造影及超声引导下穿刺活检技术和肿瘤 消融技术发展的迫切需求。
[0004]目前已有少量用于教学和训练的超声仿体模型，其中也包括肿瘤仿体类的模型、 超声引导下穿刺类的模型。如ZL 201010281486.2公布了一种用于评价肝脏肿瘤消融安全 边界的仿体模型，能用于超声引导下肝癌射频消融治疗的教学和操作练习。又如ZL 201010281470.1公布了一种用于虚拟导航辅助超声无法显示的肿瘤组织活检过程的仿体 模型，用于训练超声医师在常规二维超声无法发现肿瘤病灶的情况下利用虚拟导航技术精 准穿刺肿瘤的技术。
[0005] 然而，上述仿体都是建立在二维超声成像的基础上的模型，虽然肿瘤模型在二维 超声成像中呈高回声，但在谐波对比超声成像模式中依然呈无回声，无法与正常组织模型 区分，不能用于超声造影及以超声造影为基础的超声引导下肿瘤穿刺活检或消融治疗的训 练。因此，建立一种能模拟肝癌在临床超声造影表现的仿体模型，需要解决以下难题:①能 在二维超声和谐波对比增强超声模式下成像;②能模拟肝癌超声造影动脉期的高增强表 现;③能模拟肝癌超声造影结束后的声学表现;④仿体的肿瘤模型在大体上便于观察。
【发明内容】
[0006] 本发明目的之一在于针对目前超声仿体模型所存在的问题，提供一种模拟肿瘤超 声造影表现用于肿瘤诊治研究的仿体模型。
[0007] 本发明目的之二在于提供上述仿体模型的配方。
[0008] 本发明目的之三在于提供上述仿体模型的制备方法。
[0009] 发明通过以下技术方案实现上述目的：
[0010] 发明提供了一种模拟肿瘤超声造影表现用于肿瘤诊治研究的仿体模型，含有用于 模拟肿瘤的肿瘤胶和用于模拟周围正常组织的正常组织胶;所述肿瘤胶含有纳米微泡超声 造影剂。
[0011] 所述纳米微泡超声造影剂为蛋白类、糖类、非离子表面活性剂类、脂质类、或高分 子微泡超声造影剂;更优选地，为纳米脂质微泡超声造影剂。
[0012] 更优选地，所述的纳米微泡超声造影剂的粒径为300~500nm。
[0013] 所述的肿瘤胶中还含有基质胶。作为一种可选的方案，所述基质胶含卡拉胶、胃窗 声学造影剂和优选地还含有哺乳动物奶/奶粉;更优选地，所述的哺乳动物奶/奶粉为牛奶。
[0014] 选择卡拉胶、胃窗声学造影剂、牛奶作为基质胶的原因在于:首先，食品级卡拉胶 是从植物或藻类中提取出的亲水性胶体，其热水溶液经冷却后形成在室温下稳定的半透明 凝胶状态。通过调节卡拉胶的浓度能制备出不同硬度的凝胶，有利于作为模型的主要结构。 再加上食品级卡拉胶对人体无毒副作用，能保障使用者的安全。第二，胃窗声学造影剂是一 种临床上常用的胃肠道造影剂，其主要成分为多种植物和藻类、纤维素，在二维超声成像中 呈高回声。在基质胶中加入胃窗声学造影剂能为模型提供一定的回声强度，从而模拟组织 在二维超声成像中的声学表现。第三，优选的方案将牛奶加入到基质胶中，能有效改变基质 胶的不透明度。根据不同需要，调整牛奶的浓度能使仿体中不同组织成分呈现不同的不透 明度，有利于肉眼观察。另外，牛奶本身在二维超声具有一定的回声强度，加入牛奶同时也 能改变仿体的声学特性。
[0015] 有利的是，所述的正常组织胶中也含有配比相同的基质胶组分，包括卡拉胶和胃 窗声学造影剂。
[0016] 本发明同时提供了一种用于制备模拟肿瘤超声造影的仿体模型的配方，含有微泡 超声造影剂、卡拉胶、胃窗声学造影剂;优选地还含有哺乳动物奶/奶粉;优选地，所述的哺 乳动物奶/奶粉为牛奶。
[0017] 本发明进一步提供一种用于制备模拟肿瘤超声造影的仿体模型的液体配方，含有 肿瘤胶液体配方和正常组织胶液体配方：
[0018] 其中，肿瘤胶液体配方含有：
[0019] 纳米微泡超声造影剂含量以磷脂质量计算为0.005 %~0.009 % (w/v)，更优选 0.0056% ~0.0084% (w/v)，
[0020] 卡拉胶0.5%~5%(w/v)，
[0021 ] 胃窗声学造影剂0 · 05 %至0 · 2 % (w/v)，
[0022] 优选地还含有牛奶2%~10% (v/v);
[0023] 其中，正常组织胶液体配方含有：
[0024] 卡拉胶0.5%~5%(w/v)，
[0025] 胃窗声学造影剂0 · 05%至0 · 2% (w/v)。
[0026] 本发明进一步提供了一种制备模拟肿瘤超声造影的仿体模型的方法，包括以下步 骤：
[0027] (1).准备正常组织胶溶液和肿瘤胶溶液;其中肿瘤胶溶液含有纳米微泡超声造影 剂和肿瘤基质胶溶液；
[0028] (2).将肿瘤胶溶液注入肿瘤胶模具，冷却凝固成肿瘤胶模型；
[0029] (3).将肿瘤胶模型固定于仿体模具中，将正常组织胶溶液倒入模具中，再冷却凝 固成仿体模型。
[0030]所述的肿瘤基质胶溶液为卡拉胶、胃窗声学造影剂、以及优选还含有的哺乳动物 奶/奶粉溶解于水获得，优选将溶液的温度维持在50 °C~70°C温度下溶解于水获得，优选60 Γ。
[0031]所述肿瘤基质胶溶液含有：
[0032] 卡拉胶0.5%~5%(w/v)，
[0033] 胃窗声学造影剂0.05%至0.2%(w/v)，
[0034] 牛奶 2% ~10%(v/v);
[0035] 所述的正常组织胶基质胶溶液含有与肿瘤胶基质胶相同配比的卡拉胶和胃窗声 学造影剂。
[0036] 所述肿瘤胶溶液还进一步含有纳米微泡超声造影剂的含量以磷脂质量计算为 0 · 005 % ~0 · 009 % (w/v)，更优选0 · 0056 % ~0 · 0084 % (w/v)。
[0037] 作为进一步具体的方案，制备过程可选如下：
[0038] S1.将正常组织胶组分溶解于热的双蒸水中，并于恒温水浴锅中保温，形成正常组 织胶溶液。
[0039] S2.将肿瘤胶模型固定于高为10cm直径为9cm的圆柱体模具中，倒入正常组织胶溶 液包埋肿瘤胶，将模具置于-18°C冰箱中快速冷却，凝固成仿体模型。
[0040] 优选地，步骤S1中溶解正常组织胶成分的双蒸水温度为50°C至100°C，恒温水浴锅 的温度为50°C至70°C。
[0041 ] 更优选地，步骤S1中恒温水浴锅的温度为60°C。
[0042] 优选地，步骤S2中的冷却时间为15min至60min。
[0043] 更优选地，步骤S2中的冷却时间为40min。
[0044] 具体地，步骤S2中肿瘤胶模型的制备方法包括以下步骤：
[0045] S11.将肿瘤基质胶组分溶解于热的双蒸水中，并于50°C至70°C恒温水浴锅中保 温，形成不透明的基质胶溶液。
[0046] S12.在肿瘤基质胶溶液中加入纳米微泡超声造影剂形成肿瘤胶。
[0047] S13.将肿瘤胶溶液置于直径3cm的球形模具后，置于冰水中快速冷