解剖学及功能上精确的软组织模型及形成其的方法

专利名称：解剖学及功能上精确的软组织模型及形成其的方法
技术领域：
本发明涉及医学器官模型(phantoms),和更具体地，涉及制造和/ 或形成用于成像研究的具有多沖莫态特性(multimodality characteristics )
的解剖学和功能上精确的软组织模型的方法、装置和系统。
背景技术：
采用CT、 X射线、MRI、 PET/SPECT、超声、光学成像、电磁成 像(如RF、微波、THz)和其它成像技术的研究工作需要成像目标。特别 是需要这些目标来测试和验证成像硬件和软件性能。成像研究通常需 要使用解剖学上精确的和功能上精确的器官模型。这些"模型"使得 能够在不需要人类患者或其它生物样本的情况下对成像设备的验证和 测试进行长期研究，从而避免了不必要的X射线暴露和其它风险。模 型根据多种参数如成像要求而在复杂性方面存在变化。在部分情况下， 简单的圆柱体或其它初步结构体可能就是足够的，但在其它情况下， 需要解剖学上精确的、功能上精确的、动态的、多模态的成像特性。 具有高功能度的模型可采用非常接近组织的机械性质和/或化学性质同 时保持MRI、 X射线、CT、 PET/SPECT、超声成像和其它成像质量的 材料。
实践中，由于器官几何形状的巨大复杂性， 一直难于获得用于成 像目标的解剖学精确性。可商购获得的模型通常提供感兴趣器官的刚 性解剖学代表物，不具有允许多模态测试(如MR、 CT、 X射线、US、 PET/SPECT)的动态组织模拟生物机械变形/功能或成像特性。
需要但迄今尚未获得的是在图像表现、机械和/或化学性质方面， 表现出精密地模拟生物组织的行为的 一 系列性质的模型。本发明描述 了新型模型技术，其解决了常规成像目标的缺点同时允许制造/形成高 功能性成像目标。根据本发明制造/形成的成像目标/模型提供大量显著 的优点，特别是在测试环境中，例如涉及测试多模态硬件和软件重建、 分段、配准、量化和/或显像的环境中。

发明内容
本发明提供用于制造/形成解剖学上准确的组织或器官模型的有利方法、系统和设备。根据本发明形成的示例性模型提供由原始结构如 人器官直接复制的组织模拟机械性质。根据示例性实施方式，模型通
过以下构建使用熔融弹性材料填充包含具有内部脉管系统的感兴趣
的器官或其它组织结构的容器；插入多个穿过所述容器和器官/组织的 棒；使所述熔融弹性材料硬化并固化；移除所述器官/组织；使用多个 弹性段替换所述器官/组织；除去弹性段；并用熔融材料如聚乙烯醇 (PVA)替换由此产生的空隙(void),以形成PVA段。通常使所述熔融 PVA段硬化并固化，并重复前述步骤，以形成额外的PVA段，直至所 有弹性段均被除去。
以形成基本上完整的器官/组织模型铸件(phantom cast)。在示例性实 施方案中，器官/组织模型可通过将所述器官/组织模型铸件置于固定件 (fixture)中或其它稳定结构如倒置来形成。根据本发明，可使用多种 弹性材料。在示例性的实施方案中，所述弹性材料为硅橡胶。
通过这里公开的技术，可以以有效且可靠的方式制造高度精确且 有用的器官/组织模型。对于模型目的，可有效地复制大部分器官和解 剖学/组织结构，这类器官/组织模型特征在于精密模拟基础器官/组织的 解剖学特性的性质。在本发明一个特别优选的实施方案中，可制造用
于成像研究等的模型人心脏。
通过以下详细描述，特别是当结合附图阅读时，公开的系统、方 法和设备的其它特征、功能和优点将变得显而易见。


为更加透彻地理解本发明，将参考结合附图考虑的以下示例性实 施方案的详细描述，其中
图1为采用现有技术"失蜡(Lost Wax)"法生产的心脏模型的示 意图2为根据本发明方法构建的"掺杂的"PVA模型的FD10X射线 图像；
图3为根据本发明方法构建的"掺杂的"PVA模型的3D超声图像； 图4为根据本发明方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中将人心脏放置在容器中，该容器随后用硅橡胶填充；
图5为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其中多个棒被插入穿透模具容器的一侧；
图6为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中心脏已经被移除，并且血量(blood volume)模具相对于外模具已经失 去酉己^^(registration);
图7为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中所述许多棒被穿过模具容器重新插入它们以前的位置，以恢复配准；
图8A为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中所述模具容器用硅橡胶的 一 个段填充；
图8B为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中所述模具容器用硅橡胶的第二段填充；
图8C为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中所述模具容器用硅橡胶的第三段填充；
图8D为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中所述模具容器用硅橡胶的第四段填充；
图9为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中将硅橡胶的段除去，并用熔融PVA替换；
图10为根据公开的方法正被构建的示例性心脏模型的示意图，其 中全部硅橡胶段都已被除去，并用炫融和固体PVA替换(新添加的熔融 PVA与在先添加的/固体PVA熔合)；
图11为从配准的模具移出的、硬塑料模具处于配准状态的示例性 PVA心脏铸件的俯一见图照片；
图12A为除去硬塑料模具的图11的示例性PVA心脏铸件的正视 图照片；
图12B为除去硬塑料模具的图11的示例性PVA心脏铸件的俯视 图照片；
图13为显示当将其保持在安装固定件中时，PVA心脏铸件完成状 态的示意图14为示例性安装固定件的透视图照片；
图15A为在图14的安装固定件中的已完成的PVA心脏铸件的透 视图照片；
图15B为在图14的安装固定件中的已完成的PVA心脏铸件的侧 视图照片；图16为连接到安装装置上的已完成的模型心脏的示意图，用于允 许在外部控制器的控制下通过伺服电动机进行剧烈的机械操作；
图17为图16中示意性显示的示例性测试装置的照片，其中心脏 模型的机械操作被同步于便携式电脑显示器上的ECG波形；
图18为附加了超声、X射线和极光(Aurora)成像设备的图17所示 测试装置的照片；和
图19为用于校准心脏模型周围3D空间的示例性测试装置的照片， 用于图16-18的机械操作测试固定物。
具体实施例方式
本发明的方法、系统和装置提供具有组织模拟机械性质的解剖学 上准确的器官/组织模型。所公开的模型有利地是由原始器官/组织如人 心脏直接复制。尽管本发明就生产解剖学上精确的心脏模型进行描述， 但本发明还可用于生产动物和人类的其它内部器官、组织和解剖学结 构的模型。
关于图1,显示了采用现有技术"失蜡"法生产的心脏模型的示意 图，通常表示为10。阳模复制品10包括左侧段12和右侧段14,其限 定了心壁16、 18和中间隔膜20。段12、 14和隔膜20由外部阴模22 和内部血量铸件24、 26形成。尽管内部铸件24、 26和外部模具22易 于生产，但采用这些直接浇铸阳模复制品被证明存在问题，因为内部 铸件24、 26不再与外部才莫具22配准。由于心壁16、 18和隔膜20的 大厚度变化，该配准需要在三维空间上精确至亚毫米水平。如果没有 高精确度，可能在隔膜20的位置28处或在外心壁30中形成孔。
另一个需要克服的问题是内部铸件24、 26的截留。由于阳模复制 品10为具有内部空隙和相对小的通向外部的出口(未显示)的形状，所 以内部血量铸件24、 26 (血量)将被阻碍在复制品10内部，并需要将 其除去。古老的技术(失蜡法)可很好地用于这种情况。当加热时，血量 铸件24、 26能够被倒出。遗憾地，用于血量铸件24、 26的材料将需 要+ /-100。F熔化，以防止损坏用于心壁16、 18的适宜材料。本发明 的方法、系统和装置通过有利的分段方法克服了基于熔化的技术的明 显不足。
用作最终模型铸件的优选浇铸材料为聚乙烯醇(PVA)。 PVA是具有 显著的类组织性质的冷冻凝胶(cryogel),并且通过控制温度、时间和组成，可接近器官的物理性质。PVA生产了具有高解剖学精确度和质 地的模型，同时使得能够获得精确配准和消除截留。该材料记载于以
下参考文献中，其全部通过引用结合在这里Kenneth C. Chu和Brian K. Rutt, "Polyvinyl Alcohol Cryogel: an Ideal Phantom Material for MR Studies of Arterial Flow and Elasticity, ，， Departments of Medical Biophysics and Diagnostic Radiology, University of Westerm Ontario, and Tom Lawson Family Lmaging Research Laboratories, John P. Robarts Research Institute, London, Ontario, Canada; R.C. Chan， M. Ferencik, T.Wu, U.Hoffmann, T.J.Brady,和S.Achenbach, "Evaluation of arterial wall imaging with 16-slice multi-detector computed tomography". Computers in Cardiology 2003, Thessaloniki, Greece, September, Vol. 30: 661-4， 2003; A.Chau, R.Chan， S.Nadkarni， N. Iftimia, G.J.Tearney, 和B.E.Bouma, "Vascular optical coherence elastography: assessment of conventional velocimetry applied to OCT", Biomedical Topical Meetings on CD-ROM(The Optical Society of America Biomedical, Washington, DC, 2004), FH47;和M.Ferencik， R.C.Chan, S.Achenbach， J.B. Lisauskas, S. L. Houser, U. Hoffmann, S. Abbara, R. C. Cury, B. E. Bouma, G. J. Teamey,和T.J.Brady, "Evaluation of Arterial Wall Imaging with 16-slice Multi-detector Computed Tomography in Vessel Phantoms and Ex Vivo Coronary Arteries, ，， Radiology 2006 (出版中)。
PVA在其自然状态下对X射线和超声基本上是透明的(取决于采用 的频率)。PVA可以是经掺杂的，即可添加材料例如碘、石墨、MR造 影剂(如gadolmm、硫酸铜等)、MR铁氧化物纳米粒子和/或光学造影剂 (如微球、光学納米壳(optical nanoshells )、精制卵磷脂(intralipid)、月旨 质/油、光学染料、超声微泡)，以获得要求的成像密度。掺杂的PVA 模型的代表性图像采用FD10X射线示于图2中，以及采用3D超声示 于图3中。
PVA具有额外的有利性质，其可被倾倒至先前浇铸并固化的PVA 段上，并被加热以形成在段之间没有分界迹象的结合的单块复合铸件。 从而，器官/组织模型如心脏模型，可由许多熔合在一起的切片或段构 成，以产生配准的且未被截留的内部细节。在本发明的一种示例性方 法、系统和装置中，配准通过垂直地连续浇铸多个硅橡胶段， 一个在另一个顶上，直至产生几乎完整的心脏形状的铸件来实现。这些段被 浇铸使得它们不会结合在一起，并在血量的表面和心脏外部的表面铸 件的内侧这两者上被牢固地配准。本发明的这种方法、系统和装置形 成了紧密配准到心脏(或其它器官/组织/解剖)阴模外表面的内侧的血量 阳模铸件。
图4-10和13图解了根据本公开可采用的步骤以形成/制造PVA心 脏模型。在图4中，将人心脏32放置在部分用硅橡胶36填充的容器 34中。然后，将心室38、 40通过脉管口42、 44用硅橡胶填充。在图 5中，使具有许多(球形)"凸起"48的棒46插入穿过模具容器34的一 侧33，连续穿透心壁50、内部血量52、隔膜54、第二血量56、剩余 心壁58和剩余容器壁60。然后使硅橡胶固化，这形成了血量模具62、 64和外模具66(见图6)。随后，将心脏32从模具容器34中移出并切 开以释放内部血量(模具)62、 64。如图6所示，血量模具62、 64已经 失去对外模具66的配准。现在参考图7,如图显示，配准可通过穿过 模具容器34和血量模具62、 64,在它们以前的位置处重新插入多个具 有许多"凸起"48的棒46恢复。
现在参考图8A-8D,然后将模具容器34(其包括多个插入的棒46) 用熔融硅橡胶的连续的段68A-68D填充。使每个段68A-68D凝固并固 化。从而，段68B不会粘附到段68A或68C上。同样，段68C不会粘 附到段68B或68D上，等等。段68A-68D均不会粘结于外模具66。将 血量模具62、 64移除，并由其形成阴模。由该阴模，制备硬塑料血量 阳模78、 80。
现在参考图8D,将硬塑料模具78、 80放置在较早前浇铸的段 68A-68D内。段68A-68D决定配准的刚性和质量。参考图9和图10， 将PVA材料72浇铸在配准的模具内。除去所有的所述多个棒46。然 后，将硅酮段68A-68D每次除去一个，并将空隙用PVA填充，以产生 PVA段74A-74D。新添加的PVA段74A-74D与先前添加/固化的PVA 段例如在适宜温度条件下熔合。典型地，顺序地实施熔合工艺，即每 次将邻近的PVA段熔合。当所有PVA段74A-74D均已硬化并固化时， 得到了几乎完整的PVA心脏铸件76。
因此，在制造本公开的模型如心脏模型的一种示例性技术中，采 用以下步骤.如上所述，形成心脏的外侧的纟莫具。
采用前述模具形成心脏的硅酮复制品。
.将心脏顶端复制品的硅酮段放置在前述的心脏外硅酮阴模底部。
.将刚性植入物/硬塑料模具(如元件78、 80)插入设置在心脏模具 底部的心脏顶端复制品中。
'在该塑料模具周围倾倒PVA(或其它适宜的聚合物材料)，并处理 /固化至坚硬状态。
从模具中移出并从硬塑料模具/PVA组合分离硅酮顶端复制品。 将硬塑料模具/PVA组合放回模具中，并"倒置"。
通过4莫具底部的开口添加PVA;新添加的PVA粘结或熔合于先 前硬化的PVA(在适宜温度条件下)，从而复制预先移除的顶端。
'从模具中移出该结构体，并从PVA内移出硬塑料模具。
图11显示了从外模具70移出的硬塑料模具78、 80处于配准状态 的PVA心脏铸件76的照片，而图12A-12B为显示除去硬塑料模具78、 80的PVA心脏铸件76的照片。硬塑料才莫具78、 80的除去可通过水润 滑来辅助/促进。
现在参考图13和14, PVA心脏铸件76典型地通过采用安装设备 84完成，其包括硅酮才莫具段68A、固化的PVA法兰86、多个具有倒钩 的管配件(barbed tube fittings)88和多个管90。将所述硅酮模具段68A 倒置并经它们之间的多个具有倒钩的管配件88安装在固化的PVA法兰 86上。然后将多个管90在具有倒钩的管配件88的一端92插入，直至 所述多个管90伸出具有倒钩的管配件88的另一端94预定距离。将一 池适宜深度的热PVA 96倾倒至与硅酮才莫具段68A的顶部98持平的水 平。所述热PVA 96立刻与下面的固化的PVA法兰86混合。然后将PVA 心脏铸件76重新插入包含热PVA96的安装设备84的硅酮模具段68A 中。热PVA96被置换，上升进入PVA心脏铸件76中，形成交叠的熔 融结合。当该复合材料被冷却和加热以固化所述PVA时，形成了完成 的才莫型心脏IOO(见图15A和15B)。
因此，基于分步的观点，该第二制造阶段通常涉及以下步骤
.采用心脏的外侧的第二模具，将一组配件相对于该第二模具进 行设置并朝下。该模具具有有限高度(例如约1英寸)。
.将PVA倾倒在该第二冲莫具顶部以在水坝状结构内形成PVA池。所述配件延伸至该PVA池之上。
将在第一系列步骤中制造的心脏模具翻转，并向下压入PVA池
中，直至其与模具细节配准，从而限定完整的心脏模型。和前面一样，
新添加的PVA粘结或熔合至先前硬化的PVA(在适宜的温度条件下)。
现在参考图16,完成的模型心脏100显示出被连接到安装设备84 上以允许剧烈的机械操作。模型心脏100的顶端102可以装配有联接 器104,其通过伺服电动机106或其它驱动单元在外部控制器108如个 人计算机的控制下被驱动。所述联接器104允许采用伺服电动机106 压缩和旋转完成的模型心脏100。血液替代品(未显示)可通过外部装置 泵送，或添加适宜的阀通过该完成的才莫型心脏100泵送。装载入控制 器108中的软件通常被用于经伺服电动机106控制所需要的心脏运动。 该软件具有例如提供与伺服电动机106同步的ECG信号的能力。图17 显示了在安装设备84中的完成的模型心脏IOO的照片，其在软件控制 下通过双轴伺服电动机IIO驱动，在便携式电脑114的显示器112上输 出同步ECG波形。图18为包括超声、X射线和极光成像设备的相同 装置的照片。
现在参考图19,心脏模型周围3D空间的示例性校准通过将"U" 形固定件114插入安装装置84中的键槽116中提供。固定件114包含 固定在固定件114随机位置的多个不锈钢球118。所述球118的位置相 对于固定件114的三个平面中的基准标志120被精确测定。再次参考 图18和19,包含完成的模型心脏100的3D空间将通过X射线、超声 和极光磁性探针(未显示)"看到"。尽管X射线成像和超声探针能够令 人满意地分辨所述钢球以确定体积，但由于钢球的存在，在校准期间 当将探针放置在它们上时，通过极光磁性探针"看到"的图像被扭曲。 为克服该缺陷，可以以精确知晓的偏移量邻近这些钢球钻出额外的浅 孔。将所述磁性探针放置在这些替代位置中，在软件中标注所述偏移， 获得3D体积。
本发明可用于多种应用中。用于构建完整心脏模型100的组织模
组织工程细胞外基质，替换部分或全部PVA来"生物功能化"。这种途 径使得能够甚至更加接近活组织的生化性质，特别是对于对功能成像 技术如PET或SPECT必需的新陈代谢过程而言。另外，可将基准目标如珠粒、红宝石、包含造影剂的PVA微球、胶嚢、微泡等以指定或随 机模式包埋在模型组织中，以提供用于验证试验的额外标记物。在另
一个示例性实施方案中，可将3D印刷技术以允许使用患者特异性的成 像空间的方式与模型形成相结合，从其能够提取分段的器官表面。然 后可将这些表面直接供给至用于阴模构建的3D印刷机中，在该阴模中 可以倾倒PVA "组织，，基质并成型。可选地，可开发允许以3D方式直 接PVA印刷的新型3D印刷技术。在这种方法中，PVA滴以类似于目 前的喷墨技术的方式在低成本消费印刷机中成层(layered)。
本发明具有优于现有技术模型和模型形成技术的几个优点。例如， 本发明的方法、系统和设备提供解剖学上精确的和功能上精确的器官/ 组织模型，该模型可用于准备用于多模态成像硬件和软件平台的测试 和验证的任何实验中。临床应用包括但不限于介入过程引导(如甲状腺 活组织检查、肝脏活组织检查切除、前列腺活组织检查/切除等)、心导 管插入术、电生理学过程和微创手术策略的测试。所公开的方法、系 统和设备允许注入可调节的多模态组织模拟造影剂，用于通过X射线、 超声、MRI(其通过在"组织"基质中引入放射性示踪剂，可扩展至核 医学成像技术如PET/SPECT),和其它光学和/或电磁成像才莫态(例如 RF,微波和THz)的自然或增强的成像。此外，本发明提供心脏组织物 理化学性质的可调节近似。另外，本发明提供
动态的和可编程的心脏运动，包括但不限于扭转/旋转和压缩；
.附着的或包埋的脉管系统；
精确的内部和外部解剖细节，包括壁厚；
.用于与CT、心脏X射线和其它医学设备同步的ECG(或任意随 机波形)输出；
结合入心脏结构中的管配件；
适用于机械操作的机械安装；和
.集成的校准特征以限定心脏的3D体积。
本发明还可放置在具有大超声端口和动态机械端口的可配置的水 填充的槽中，用于测试对电生理学或心导管插入术过程而言典型的介 入(interventions)。
应理解，这里描述的实施方案仅为示例性的，本领域技术人员不 脱离本发明的主旨和范围可进行多种改进和改变。所有这类改进和改变均应包括在本发明的范围中。
权利要求
1.形成器官或组织模型的方法，包括步骤(a)将器官或组织放置在具有熔融弹性材料的容器中；(b)穿过所述容器和所述器官或组织，插入多个棒；(c)使所述熔融弹性材料硬化并固化；(d)从所述容器移出所述器官或组织；(e)用多个弹性段替换所述器官或组织；(f)除去第一弹性段，并用熔融聚乙烯醇(PVA)替换因此产生的空隙，以产生PVA段；(g)使熔融PVA段硬化并固化；和(h)重复步骤(f)和(g)，直至所有弹性段都已被除去，其中各连续的熔融PVA段粘附于先前硬化的PVA段上和/或与先前硬化的PVA段熔合，以形成器官或组织模型铸件。
2. 权利要求l的方法，其中所述器官或组织包括内部脉管系统。
3. 权利要求1的方法，进一步包括以下步骤将所述器官或组织 模型铸件插入由最底部的弹性段制成的固定件，所述最底部的弹性段 包含熔融PVA;和使熔融PVA硬化并固化，以形成完整器官或组织才莫 型。
4. 权利要求l的方法，进一步包括步骤(i) 在步骤(d)后，移出在所述内部脉管系统中形成的弹性模具。
5. 权利要求4的方法，进一步包括步骤 (J)由所述弹性模具形成阴模；和(k) 由所述阴模形成硬化的塑料阳模。
6. 权利要求5的方法，进一步包括步骤(1) 将所述硬化的塑料模具重新插入所述容器中；和 (m)在步骤(e)之前，穿过所述容器和所述硬化的塑料模具重新插 入所述多个棒。
7. 权利要求5的方法，其中步骤(e)进一步包括步骤(n) 用熔融弹性材料填充由所述插入的棒产生的空隙，以覆盖至 少最低的棒；(o) 使所述熔融弹性材料硬化并固化；和(p) 重复步骤(n)-(o),直至覆盖所有插入的棒，以形成所述多个弹性段，其中各弹性段不粘附于相邻的弹性段。
8. 权利要求l的方法，其中所述器官或组织模型是心脏模型。
9. 权利要求l的方法，其中所述弹性材料为硅橡胶。
10. 权利要求l的方法，其中所述多个棒包括凸起。
11. 权利要求IO的方法，其中所述凸起基本为球形的。
12. 权利要求10的方法，其中所述凸起横断所述容器至少两侧的所述弹性材料和介于其间的弹性模具。
13. 权利要求10的方法，其中所述凸起横断所述容器至少两侧的 所述弹性材料和介于其间的硬化的塑料模具。
14. 权利要求l的方法，其中所述PVA是被掺杂的。
15. 权利要求l的方法，其中所述PVA用碘和石墨之一掺杂。
16. 权利要求1的方法，其中部分或全部所述PVA用接种有活细 胞或化学活性分子标记物/探针的组织工程细胞外基质替换。
17. 其中具有内部脉管系统的器官或组织模型，所述器官或组织模 型由聚乙烯醇(PVA)制备，所述器官模型通过以下制造0) 用熔融弹性材料填充包含器官或组织的容器；(b) 穿过所述容器和所述器官或组织，插入多个棒；(c) 使所述熔融弹性材料硬化并固化；(d) 从所述器官移出所述器官或组织；(e) 用多个弹性段替换所述器官或组织；(f) 除去弹性段，并用熔融PVA替换因此产生的空隙，以产生PVA段；(g) 使所述熔融PVA段硬化并固化；和(h) 重复步骤(f)和(g),直至所有弹性段都已被除去， 其中各连续熔融PVA段粘附于先前硬化的PVA段并与之熔合，以形成器官或组织模型铸件。
18. 权利要求17的器官或组织模型，其中所述器官模型为心脏模型。
19. 权利要求17的器官或组织模型，其中所述弹性材料为硅橡胶。
20. 权利要求17的器官或组织模型，其中所述PVA是被掺杂的。
21. 权利要求17的器官或组织模型，其中所述PVA用碘和石墨之 一掺杂。
22. 权利要求17的器官或组织;溪型，其中部分或全部所述PVA用 接种有活细胞或化学活性分子标记物/探针的组织工程细胞外基质替 换。
23. 制造模型的方法，包括 W提供心脏的外侧的模具；(ii) 采用所述模具形成该心脏的硅酮复制品；(iii) 将心脏顶端复制品的硅酮段放置在心脏的硅酮模具的底部；(iv) 将刚性植入物/硬塑料模具插入所述心脏顶端复制品中；(v) 在所述塑料模具周围引入聚合物材料，并将所述聚合物材料 处理或固化成至坚硬状态；(vi) 从所述模具中移出组装体，并分离硅酮顶端复制品；(vii) 将所述硬塑料模具和聚合物材料组合返回所述模具，并将该 模具"倒置"；(viii) 通过在模具底部的开口添加额外的聚合物材料；从而，所述额外的聚合物材料在适宜的温度条件下粘结或熔合于 所述先前硬化的聚合物材料，由此复制预先除去的顶端。
24. 权利要求24的方法，其中所述聚合物材料是PVA。
25. 权利要求24的方法，进一步包括从所述模具中移出结构体， 并从所述硬化/固化的聚合物材料内部除去所述硬塑料模具。
26. 权利要求24的方法，进一步包括(i) 采用该心脏的外侧的第二模具，将一组配件相对于该第二模 具朝下设置，该第二模具具有有限高度，(ii) 将聚合物材料引入至该第二模具顶部，以在水坝状结构内形 成聚合物池，使得所述配件延伸至该聚合物池之上，(iii) 将在权利要求24中制造的心脏模具以倒置取向布置，并将该 心脏模具向下压入该聚合物池中，直至其与模具细节配准，使得所述 聚合物材料与先前硬化的聚合物材料在适宜温度条件下粘结或熔合， 从而限定完整的心脏模型。
27. 权利要求26的方法，其中该第二模具高度约为1英寸。
28. 权利要求26的方法，其中所述聚合物材料为PVA。
全文摘要
公开了生产成像研究用具有多模态特性的解剖学和功能上精确的软组织模型的方法、系统和设备。所述器官/组织模型通过如下步骤构建用熔融弹性材料填充包含具有内部脉管系统的器官的容器；穿过所述容器和器官，插入多个其上具有凸起的棒；使熔融弹性材料硬化并固化；除去所述器官；用多个弹性段替换所述器官；和除去弹性段，并用熔融PVA替换由此产生的空隙，以形成PVA段；使熔融PVA段硬化并固化；和重复PVA段的形成，直至除去所有弹性段，使得各连续的熔融PVA段粘附于先前硬化的PVA段并与之熔合，以形成接近完整的器官模型铸件。所述器官/组织模型通过将接近完整的器官模型铸件倒置插入由最底部的弹性段构成的固定件中，该固定件包含熔融PVA；并使熔融PVA硬化并固化来完成。
文档编号G09B23/32GK101568949SQ200780047842
公开日2009年10月28日 申请日期2007年12月19日 优先权日2006年12月21日
发明者D·A·斯坦顿, G·谢克特, R·曼兹克, R·陈 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司