基于3D打印与呼吸循环重建的全模拟神经外科手术平台的制作方法

本发明涉及到医学领域手术用工具，尤其是涉及一种基于临床数据的人工循环呼吸的具备血管脑脊液体系的基于3D打印与呼吸循环重建的全模拟神经外科手术平台。

背景技术：

随着神经外科手术设备及技术的发展，大量的颅脑手术得以开展，大量的神经外科医师需要通过进行训练。但长期以来神经外科的专业人员培训只能通过计算机模拟和尸体解剖完成，很多的贴近临床需要的训练无法开展。由于神经外科手术操作难道大、风险高，且往往只有主刀医生单人操作，这样势必使得神经外科医生的培养只能通过延长临床观摩时间来积累经验，这也是每个神经外科医生的成长需要经历7-10年的临床观摩才能成为主刀医生的惯例，比其他专科医生的培养延长了将近2倍的时间。

目前所有的训练只能通过尸体解剖和计算机模拟进行练习，与临床真实情况存在巨大差距，无法预测真实病例手术操作过程中可能发生的各种紧急情况，无法实现仿真使得训练效果大打折扣，这些练习的最终结果往往需要病人付出神经功能、甚至生命的代价。

目前尚无以临床呼吸循环真实数据的基于3D打印仿真的神经外科手术操作平台。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供实现临床病例的真实再现，实现手术仿真模拟，用于手术方案的设计，神经外科医生的培养的基于3D打印与呼吸循环重建的全模拟神经外科手术平台。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：

基于3D打印与呼吸循环重建的全模拟神经外科手术平台，包括用于神经外科解剖的操作平台、根据临床呼吸心率及血压形成流动液体压力体系的液体循环动力系统、具备血管神经脑组织的可拆卸模块化密闭的颅脑模型，所述操作平台上安装有三维度固定头架，所述颅脑模型固定在三维度固定头架上，所述颅脑模型设有液体进口和液体出口，所述液体循环动力系统设有动力输出口和动力输入口，其中，所述液体循环动力系统动力输出口通过导管与颅脑模型液体进口连通，所述颅脑模型液体出口通过导管与液体循环动力系统动力输入口连通。

所述液体循环动力系统包括用于储存模拟血液的水槽、可调节流量的压力水泵、水箱，所述水槽通过管路与水箱连通，所述压力水泵设在水槽与水箱间的管道上，所述压力水泵连接有可控制压力水泵工作的计算机，所述水箱上安装有带显示压力值的压力传感器，所述压力传感器与计算机连接，所述水箱动力输出口通过导管与颅脑模型液体进口连通，所述颅脑模型液体出口通过导管与水箱动力输入口连通，该水箱动力输出口与颅脑模型液体进口间的导管上安装有用于模拟血液搏动的蠕动水泵。

进一步地，为了将水箱和颅脑模型中的气体排出，所述水箱上安装有空气阀门。

进一步地，所述水箱上安装有排水阀门，在停止手术时，能将水箱和颅脑模型中的液体排出。

所述颅脑模型包括若干模拟活体脑组织弹性的可拆卸的仿真模块、可拆卸且密闭的颅骨，以脑动脉为基础的血管循环系统通过3D打印嵌入所述仿真模块，所述仿真模块均设在所述颅骨内，所述仿真模块中的血管循环系统上均安装有设置液体出口和液体进口的接口，所述颅骨上设有转换接头，其中，所述接口的液体出口端通过转换接头与水箱的动力输入口连通，所述接口的液体进口端通过转换接头与水箱的动力输出口连通。

进一步地，手术过程中，液体流出至颅骨时，为了避免液体侵蚀颅骨，所述颅骨内壁上设有模拟硬膜强度的防水膜。

进一步地，为了控制液体循环动力系统与血管循环系统的连通，所述转换接头上安装有开关装置。

本发明的优点是：本发明液体循环动力系统动力输出口通过导管与颅脑模型液体进口连通，颅脑模型液体出口通过导管与液体循环动力系统动力输入口连通，颅脑模型内部血管循环系统正式循环，脑组织出现搏动，医护人员通过本操作平台进行模拟练习，能有效地预测真实病例在手术过程中各种突发的紧急情况；采用多操作系统整合平台，实现全方位的临床模拟，充分考虑教学及训练需求，实现模拟仿真练习使得训练效果更加有效。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例区域A内的结构放大图；

图3为本发明实施例仿真模块的结构示意图；

图中标记含义：1、操作平台；2、液体循环动力系统；3、颅脑模型；4、三维度固定头架；5、水槽；6、压力水泵；7、水箱；8、计算机；9、压力传感器；10、蠕动水泵；11、空气阀门；12、排水阀门；13、仿真模块；14、颅骨；15、接口；16、转换接头；17、防水膜；18、开关装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1到图3，基于3D打印与呼吸循环重建的全模拟神经外科手术平台，包括用于神经外科解剖的操作平台1、根据临床呼吸心率及血压形成流动液体压力体系的液体循环动力系统2、具备血管神经脑组织的可拆卸模块化密闭的颅脑模型3，操作平台1上安装有三维度固定头架4，颅脑模型3固定在三维度固定头架4上，颅脑模型3设有液体进口和液体出口，液体循环动力系统2设有动力输出口和动力输入口，其中，液体循环动力系统2动力输出口通过导管与颅脑模型3液体进口连通，颅脑模型3液体出口通过导管与液体循环动力系统2动力输入口连通。

液体循环动力系统2包括用于储存模拟血液的水槽5、可调节流量的压力水泵6、水箱7，水槽5通过管路与水箱7连通，压力水泵6设在水槽5与水箱7间的管道上，压力水泵6连接有可控制压力水泵6工作的计算机8，水箱7上安装有带显示压力值的压力传感器9，压力传感器9与计算机8连接，水箱7动力输出口通过导管与颅脑模型3液体进口连通，颅脑模型3液体出口通过导管与水箱7动力输入口连通，该水箱7动力输出口与颅脑模型3液体进口间的导管上安装有用于模拟血液搏动的蠕动水泵10。

打开可调节流量的压力水泵6，压力水泵6开始向水箱7加注水槽5内的液体，水箱7加注液体到达预设压力后，压力传感器9发送信号到计算机8，计算机8控制压力水泵6暂停工作，蠕动水泵10开始工作，将水箱7内的液体加注到颅脑模型3，根据临床数据建立的模拟血液的液体在颅脑模型3内部血管循环系统正式循环，脑组织出现搏动，开始使用仿真手术，当手术过程中颅脑模型3内部血管破裂，液体外漏，循环压力下降，此时水箱7上的压力传感器9将数据信号反馈给计算机8，计算机8根据预设压力启动压力水泵6向水箱7内加注液体，模拟临床手术中输血。

进一步地，为了将水箱7和颅脑模型3中的气体排出，水箱7上安装有空气阀门11。

进一步地，水箱7上安装有排水阀门12，在停止手术时，能将水箱7和颅脑模型3中的液体排出。

颅脑模型3包括若干模拟活体脑组织弹性的可拆卸的仿真模块13、可拆卸且密闭的颅骨14，以脑动脉为基础的血管循环系统通过3D打印嵌入仿真模块13，仿真模块13均设在颅骨14内，仿真模块13中的血管循环系统上均安装有设置液体出口和液体进口的接口15，颅骨14上设有转换接头16，其中，接口15的液体出口端通过转换接头16与水箱7的动力输入口连通，接口15的液体进口端通过转换接头16与水箱7的动力输出口连通。

进一步地，手术过程中，液体流出至颅骨14时，为了避免液体侵蚀颅骨14，颅骨14内壁上设有模拟硬膜强度的防水膜17。

进一步地，为了控制液体循环动力系统2与血管循环系统的连通，转换接头16上安装有开关装置18。

使用时，打开可连接液体循环动力系统2的具备血管神经脑组织的可拆卸模块化密闭的颅脑模型3，取出病变所在的仿真模块13，根据临床的影像学资料3D打印病变及病变的血管循环系统嵌入仿真模块13，将仿真模块13设在颅骨14内，该仿真模块13的接口15与颅骨14上的转换接头16连接，通过三维度固定头架4固定颅脑模型3后，在根据需求调整角度，及调整操作平面；颅骨14上的转换接头16与液体循环动力系统2连接，打开液体循环动力系统2即可开始进行仿真操作。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。