一种ABVS超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型及制备方法与流程

本发明属于训练模型领域，具体涉及一种abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型及制备方法。

背景技术：

1、超声自动乳腺全容积成像(abvs)是一种先进的超声技术(以下简称abvs超声)，通过高频探头对乳腺组织进行全方位扫描，从而获取乳腺的三维图像。该技术采用了自动对焦、电子扫描等多种先进技术，能够实现全自动、高精度的乳腺成像，在成像过程中，超声波穿透皮肤进入乳腺组织，通过反射和传播回来的声波被探头接收并转化为电信号，再经过数字信号处理后形成图像。数据采集过程中，探头会以一定的速度在乳腺表面进行线性移动，连续采集不同角度和深度的图像数据，从而获得乳腺的全容积信息。

2、abvs超声在诊断乳腺疾病方面具有较高的准确性。研究表明，该技术在检测乳腺纤维瘤等病变方面具有较高的灵敏度和特异度，广泛应用于各级医院和体检中心。同时，由于其无辐射、无创的特点，被广泛应用于乳腺癌的早期筛查和诊断中，特别是在乳腺癌高发的人群中，如中老年女性、有家族乳腺癌病史等高危人群，该技术更是发挥了重要作用。此外，abvs超声还可用于指导手术、评估手术效果以及随访复查等方面。

3、乳腺癌发病部位特殊，癌变位置与乳腺毗邻，一般超声下分辨效果不佳，即使在abvs超声下，如果没有经过专业训练，熟悉各类早期病变的特征和部位，也容易造成漏诊，降低筛查效果。我国乳腺癌目前的早期发现率不足20％，其中通过筛查发现的比例更不及5％。2022年1月18日《乳腺癌筛查工作方案》中明确到：完善乳腺癌筛查模式，提高筛查质量和效率，乳腺癌筛查早诊率达到70％以上。为了达到此目标，需要培养更多熟练掌握abvs超声下进行乳腺癌检查技能的医生，培训必要性强，培训需求量大。传统的其他部位超声培训可以用真实人体进行训练，而abvs乳腺超声下检查需要被检查女性在半裸状态下进行，由于伦理各方面的问题，对培训限制比较大。针对该问题，有必要开发出一种适用于abvs乳腺超声培训的模型。

4、专利cn114241874a公开了一种模拟超声引导下乳腺微创手术的模型及其构建方法，该专利通过将模型设置为包括表皮层、脂肪层、腺体层和肌肉层并将四者与基座可拆卸连接，真实模拟乳腺的构造，可随意更换类肿瘤体的位置，使得对于各种位置的肿瘤情况均可进行练习，有效提升操作者的实操水平，此外，表皮层、脂肪层、腺体层和肌肉层的材料均可进行更换，避免长时间放置变质而难以清理，影响训练操作，然而，该模型没有带乳腺早期癌症病变特征，难以专门针对avbs超声技能进行有效培训。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型，包括乳房及周边组织模型，乳房及周边组织模型由乳腺模型、乳腺微肿瘤模型和其它区域模型组成；

4、乳腺模型采用密度为1.03g/cm3的水凝胶，乳腺微肿瘤模型采用密度为1.005g/cm3的水凝胶，其它区域模型采用密度为1.1g/cm3的水凝胶，如此可使得乳房及周边组织模型在超声下的显影与真实组织高度接近，可以达到培训教学的效果；

5、乳腺模型、乳腺微肿瘤模型和其它区域模型的形状、尺寸及相对位置依据真实病例设置。

6、作为优选的技术方案：

7、如上所述的一种abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型，还包括胸颈部外壳模型和胸骨模型，胸颈部外壳模型和胸骨模型的形状、尺寸依据真实病例设置，乳房及周边组织模型、胸颈部外壳模型和胸骨模型的相对位置依据真实病例设置。

8、如上所述的一种abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型，胸颈部外壳模型和胸骨模型采用3d打印树脂材料制成。

9、本发明还提供了制备如上任一项所述的一种abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型的方法，包括制作所述乳房及周边组织模型的操作，制作所述乳房及周边组织模型的步骤如下：

10、(a)向乳腺微肿瘤模具中灌注水凝胶前驱体溶液a，引发凝胶化，凝胶化结束(25℃下静置2h)后得到所述乳腺微肿瘤模型；

11、(b)将所述乳腺微肿瘤模型放到乳腺模具中，利用金属丝i支撑所述乳腺微肿瘤模型防止其形变和位移，所述乳腺微肿瘤模型与乳腺模具的相对位置同abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型中所述乳腺微肿瘤模型与所述乳腺模型的相对位置，向乳腺模具中灌注水凝胶前驱体溶液b，引发凝胶化，至凝胶化达到一定程度(25℃下静置0.5h)时抽出金属丝i，使得金属丝i表面无液体粘附，由于抽出金属丝i所形成的孔洞中无液体流出，待凝胶化结束后得到包裹所述乳腺微肿瘤模型的所述乳腺模型；

12、(c)将所述乳腺模型放入其它区域模具中，利用金属丝ii支撑所述乳腺模型防止其形变和位移，所述乳腺模型与其它区域模具的相对位置同abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型中所述乳腺模型与所述其它区域模型的相对位置，向其它区域模具中灌注水凝胶前驱体溶液c，引发凝胶化，至凝胶化达到一定程度(25℃下静置0.5h)时抽出金属丝ii，使得金属丝ii表面无液体粘附，由于抽出金属丝ii所形成的孔洞中无液体流出，待凝胶化结束后得到所述乳房及周边组织模型；

13、本发明中乳腺微肿瘤模型和乳腺模型都由水凝胶制成，容易发生形变和位置，这导致难以制备乳房及周边组织模型，本发明的解决方案为：利用金属丝对乳腺微肿瘤模型和乳腺模型进行支撑，并在凝胶化达到一定程度时抽出金属丝，此时凝胶处于可微流动状态，可以封堵由于抽出金属丝所形成的孔洞。

14、作为优选的技术方案：

15、如上所述的方法，步骤(c)得到所述乳房及周边组织模型后，还在所述乳房及周边组织模型表面套上与外形结构匹配的塑料薄膜，并做抽真空处理，如此可保证所述乳房及周边组织模型能够长期使用。

16、如上所述的方法，还包括制作所述胸颈部外壳模型和所述胸骨模型的操作。

17、如上所述的方法，还包括将所述乳房及周边组织模型、所述胸颈部外壳模型、所述胸骨模型组装在一起的操作。

18、如上所述的方法，整体步骤如下：

19、(1)模型设计准备：

20、(a)ct影像数据准备：找一个正常体型的女性自愿者，采用256排ct扫描，扫描层厚为1mm，获得女性颈部及胸部ct影像数据；

21、(b)超声病例数据准备：筛选20个典型病例，通过超声容积重建，获取乳腺微肿瘤的形状、尺寸及位置参数；

22、(2)模型设计：

23、(a)根据女性颈部及胸部ct影像数据重建女性胸部及乳房内部乳腺三维结构，包括皮肤、骨骼、脂肪层、肌肉层、乳腺等，具体过程为：将女性颈部及胸部ct影像数据导入3dslicer软件中，通过软件灰度值分割方式获得皮肤、骨骼、脂肪、肌肉层、乳腺等组织器官三维模型；

24、(b)根据乳腺微肿瘤的形状、尺寸及位置参数，在女性胸部及乳房内部乳腺三维结构中设计乳腺微肿瘤三维结构，得到整体模型；

25、(3)模具设计：

26、将整体模型拆分为所述胸颈部外壳模型、所述胸骨模型、所述乳腺模型、所述乳腺微肿瘤模型和所述其它区域模型，针对所述乳腺模型、所述乳腺微肿瘤模型和所述其它区域模型分别设计乳腺模具、乳腺微肿瘤模具和其它区域模具；

27、(4)制作所述胸颈部外壳模型和所述胸骨模型，同时利用乳腺模具、乳腺微肿瘤模具和其它区域模具制作所述乳房及周边组织模型；

28、(5)将所述乳房及周边组织模型安放到所述胸颈部外壳模型上，中间放置所述胸骨模型，得到abvs超声下乳腺微肿瘤检查穿刺训练用模型。

29、有益效果：

30、(1)本发明通过采用真实人体ct影像数据重建的胸颈部外壳模型、胸骨模型和乳房及周边组织模型，同时基于典型病例的乳腺微肿瘤的形状、尺寸及位置参数，进行培训模型的设计，保证解剖尺寸符合真实人体结构，确保训练场景符合临床操作方式。

31、(2)本发明采用水凝胶作为abvs超声显影的基础材料，通过调节密度，可以方便的调节出脂肪、乳腺及乳腺微肿瘤的超声显影效果，达到训练abvs超声下查找病变的目的，同时水凝胶穿刺手感和人体接近，保证穿刺训练效果。

32、(3)本发明通过在乳房及周边组织模型表面覆盖一层塑料薄膜，并做抽真空处理，提高了模型的耐用性。

33、(4)本发明采用不同密度的水凝胶作为超声显影的主体材料，获得的超声显影效果与真实组织在超声下的显影效果高度接近。