一种针对肝硬化门静脉高压疾病的TIPS训练装置及其制备方法与流程

本技术涉及手术模拟训练，尤其涉及一种针对肝硬化门静脉高压疾病的tips训练装置及其制备方法。

背景技术：

1、肝硬化门静脉高压患者通常出现食管胃底静脉曲张，随着病情进展，上消化道出血表现会越来越重，严重威胁群众的生命健康。虽然有三腔二囊管压迫止血、胃镜下套扎、胃镜下组织胶注射、外科分流手术、brto(球囊导管闭塞法逆行性静脉栓塞术)、经皮经肝门静脉穿刺栓塞食管胃底静脉等方法治疗食管胃底静脉曲张出血，但随着时间推移，存在临床总体效果不满意或病情仍然进展的情况。

2、经颈静脉肝内门体分流术(tips)是解决门静脉高压的有效手段，临床应用也有20余年历史，但由于支架材料特性问题，早期的病例再狭窄率较高，临床中远期疗效不满意。随着新型tips专用viatorr支架的上市，中远期疗效大幅度提高，tips技术具有在地市级医院进一步推广应用让更多群众受益的可行性。但tips技术在推广的过程中存在一些穿刺门静脉的技术难点问题。已有文献进行了电脑虚拟的术前模拟穿刺门静脉研究、影像融合引导门静脉穿刺的研究、3d打印门静脉模型体外模拟穿刺角度制定最佳穿刺路径的研究。这些研究虽然有助于提高手术的成功率，但在协助尚未开展tips的介入医师突破“临门一脚”的真实感方面仍显不足。由于无法在病人身上训练门静脉穿刺技术，因此tips后备人才的培养缓慢且艰难。

技术实现思路

1、本技术提供了一种针对肝硬化门静脉高压疾病的tips训练装置及其制备方法，具体为一种接近真实手术环境的tips训练装置，使具有一定介入手术经验的中低年资医师能够通过训练掌握tips术中门静脉穿刺这个技术难点，促进tips技术的推广应用。要解决的技术问题包括：①解决现有技术未能提供模拟的硬化肝组织，无法实施自肝静脉向门静脉穿刺的训练要求；②解决现有技术无法模拟出接近真实手术场景的问题，即本发明能够再现真实tips手术中术者依靠x线透视下的肝脏膈面及相邻椎体及肋骨来进行插管肝静脉的定位，导管插管到肝静脉后需要经导管注射造影剂来了解肝静脉的走行与导管的相对位置，再根据术前ct图像中评估的肝静脉穿刺点调整rups-100穿刺针的穿刺位置及穿刺角度，实施门静脉穿刺；③解决现有技术未能实现真实人体内血液自脾静脉和肠系膜上静脉回流门静脉内并最终进入肝静脉回流下腔静脉的血液循环功能；④解决现有技术不能实现模拟的硬化肝脏与肝静脉、门静脉的融合问题，解决受训医师在自肝静脉穿刺门静脉过程中的真实穿刺手感的问题；⑤解决现有技术无法实现刺穿肝静脉壁和门静脉壁阻力不明显而刺穿模拟的硬化肝组织具有“夹针感”的真实手感问题。

2、第一方面，本技术提供了一种针对肝硬化门静脉高压疾病的tips训练装置的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

3、根据成功穿刺门静脉右支的肝硬化门静脉高压疾病患者病例数据，得到三维重建模型；

4、采用3d建模软件对所述三维重建模型进行处理，构建得到用于血管铸模的模具模型和门静脉与肝静脉相互沟通的血管模型；

5、根据用于血管铸模的模具模型和血管模型，采用3d打印设备打印出以光敏树脂为材料的血管模型及铸模模具；

6、根据所需的肝硬化程度，配制出相应邵氏硬度的铸模用硅胶液；

7、将所述血管模型和所述铸模模具的位置进行固定，后注入所述铸模用硅胶液进行固化，脱模(去除模具中的血管模型)，得到模拟硬化肝脏与血管融合的硅胶模型；

8、按照血液循环原理建立肝外各模拟血管管道路径及泵系统并与所述肝脏硅胶模型进行连接，并与人体骨骼模型融合得到所述tips训练装置；

9、其中，所述三维重建模型包括门静脉三维重建模型、肝静脉三维重建模型、下腔静脉三维重建模型和肝脏三维重建模型；

10、根据b超的剪切波弹性成像功能测量肝脏硬度(liver stiffness measurement，lsm)，以不同邵氏硬度长方体测试硅胶块中测量的最高lsm值为划分标准，不同的肝硬化程度和配制所述铸模用硅胶液的邵氏硬度之间对应关系如下：

11、肝硬化程度的lsm最大值为22.7kpa时，相当于所述铸模用硅胶液的邵氏硬度为0度；

12、肝硬化程度的lsm最大值为24.6kpa时，相当于所述铸模用硅胶液的邵氏硬度为2.5度；

13、肝硬化程度的lsm最大值为25.7kpa时，相当于所述铸模用硅胶液的邵氏硬度为5度；

14、肝硬化程度的lsm最大值为33.5kpa时，相当于所述铸模用硅胶液的邵氏硬度为7.5度；

15、肝硬化程度的lsm最大值为44.6kpa时，相当于所述铸模用硅胶液的邵氏硬度为10度。

16、进一步地，根据成功穿刺门静脉右支的肝硬化门静脉高压疾病患者病例数据，得到三维重建模型的步骤包括以下过程：

17、将肝硬化门静脉高压疾病患者病例的ct增强扫描门静脉期的dicom数据导入mimics10.0软件中，通过设定阈值并结合“region growing”、“dynamic region growing”功能，得到三维重建模型。

18、进一步地，采用3d建模软件对所述三维重建模型进行处理，构建得到用于血管铸模的模具模型和门静脉与肝静脉相互沟通的血管模型的步骤包括以下过程：

19、将三维重建模型存为stl格式的文件导入3d studio max 7.0软件进行血管边缘圆滑处理并建立用于血管铸模的模具模型和血管模型，文件保存为obj格式；

20、其中，构建血管铸模的模具模型需要使用线条勾边、放样、布尔运算功能。

21、进一步地，对于铸模模具，在3d max软件中建立后分隔成两部分或三部分。

22、进一步地，所述铸模用硅胶液为邵氏硬度为0度～20度的a/b双组分硅胶液；所述a/b双组分硅胶液的产品型号为ps6600系列硅胶。

23、进一步地，与所述肝脏硅胶模型进行连接的模拟血管是由不同直径的制式硅胶管及乳胶管构成，各模拟血管管道通过一分多接口与泵连接。

24、进一步地，模拟的上腔静脉相当于右心房的位置被设计为整个流体系统的流出道，可使液体流回循环水箱，水箱内含有模拟血液液体，经吸入泵后泵出的模拟血液液体分别流入到模拟的右侧颈内静脉、脾静脉、肠系膜上静脉、下腔静脉硅胶或乳胶管道中；在手术模拟过程中使用的碘海醇造影剂经循环流回循环水箱，可定期按密度分层取出密度大的碘海醇造影剂以重复使用。

25、进一步地，所述脱模的步骤包括以下过程：

26、针对硅胶体内呈三维弯曲走形并有相互连接的情形，采用工具在血管分叉处需截断分支与主干的连接；

27、针对深部硅胶内包含的血管模型，采用b超引导下定位取出。

28、进一步地，采用b超定位硅胶体表面距离该血管模型最近的位置，采用手术刀片及眼科剪，自硅胶体表定位处整齐切开长度2厘米至4厘米的硅胶体至血管模型处，再用工业级电子剪钳截断血管模型，用血管钳取出血管模型，然后采用硅胶粘接密封胶进行切开缝隙的粘接密封。

29、第二方面，本技术实施例提供了一种针对肝硬化门静脉高压疾病的tips训练装置，所述针对肝硬化门静脉高压疾病的tips训练装置是采用第一方面任一项所述的制备方法制得。

30、本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

31、①本发明训练装置中的静脉血管和肝脏是按照既往真实病例的医学影像数据进行三维重建及3d打印及铸模脱模的，将肝脏的血管模型与模拟的硬化肝组织融合，实现了受训医师在逼真手术环境中实施自肝静脉向门静脉穿刺的训练要求，缩短了受训医师的学习曲线；②按照真实tips手术的操作实际需求，通过逐一模拟各个细节，本发明能够再现真实tips手术中术者依靠x线透视下的肝脏膈面及相邻椎体及肋骨来进行插管肝静脉的定位，导管插管到肝静脉后需要经导管注射造影剂来了解肝静脉的走行与导管的相对位置，再根据术前ct图像中评估的肝静脉穿刺点调整rups-100穿刺针的穿刺位置及穿刺角度，实施门静脉穿刺，以及穿刺成功后实施门静脉造影等一系列手术技术要求；在受训医师熟练掌握典型病例模型的手术技巧后，还能按照本发明的方法选取较为复杂的既往病例数据为母版构建新模型，实现按阶梯、持续提高受训医师操作水平的目标；③本发明实现了按照真实人体内血液自脾静脉和肠系膜上静脉回流门静脉内并最终进入肝静脉回流下腔静脉的血液循环功能，在模拟训练的真实感方面较其他发明有明显优势；④本发明解决了模拟的硬化肝脏与模拟的肝静脉、门静脉的融合问题，使受训医师在自肝静脉穿刺门静脉过程中的实现了刺穿肝静脉壁和门静脉壁阻力不明显而刺穿模拟的硬化肝组织具有“夹针感”的真实手感问题。