一种人体实训仿真模型及腰椎仿真模型及膝关节仿真模型的制作方法

本发明涉及医用模拟教具领域，尤其涉及一种人体实训仿真模型；本发明还涉及一种人体实训仿真模型，尤其涉及一种腰椎仿真模型；本发明还涉及一种人体实训仿真模型，尤其涉及一种膝关节仿真模型。

背景技术：

1、外科手术学是现代医学的重要组成部分，对于人类的健康起到不可忽视的重要作用。常见的外科手术范围很广，它包括对人体很多疾病类型的处理。例如有对人体内器官的修复、病变组织的切除等和人体软组织有关的手术；也有骨折修复、关节置换等牵涉到对人体硬组织的处理，这些人体的硬组织主要是指人的骨组织。

2、我们以常见的人体骨组织的手术为例，这类手术多数为骨科手术，也称为矫形外科，在医疗领域中具有重要的地位和作用。常见的骨科手术有脊柱外科、关节置换外科(膝关节置换、髋关节置换等)、运动医学科(肩关节修复、膝关节修复等)、创伤外科和手足外科等术式，也和神经外科、心胸外科等有交叉。所以针对人体骨组织处理所涉及的范围相当广，故此医生需要通过学习、临床研究和实际训练等手段来提升自身的技能，从而保障手术的安全性和有效性。

3、在现有的骨科手术教学实践中，尸体操作是最接近人体的教学方法，但由于尸体来源稀缺、教学人数和应用范围有限等不利因素，不利于开展规模化的手术规划、操作演示和培训。另外，受教育者也可以在真实病人身上进行临床实践操作获得技能的提升，但因手术是在真实病人身上进行的，如果缺乏经验和能力则具有很大风险性，同时学习曲线也很长。

4、基于以上原则，市面上越来越多的人体仿真实训模型被医疗教育者及医疗工作者用于手术规划、操作演示和培训。人体骨科手术训练模型能辅助医疗教育者和医疗工作者学习人体的结构、特征和功能，熟悉手术操作步骤，并提高解剖学知识和技能。

5、然而，例如现有的腰椎手术训练模型，是通过简单的塑胶制成几何块加上腰椎部分骨模型配合构造的实训模型。这一类型实训模型仅做到了对骨模型的仿真，通常难以准确地模拟复杂的内部结构，如皮肤、肌肉、血管以及骨骼之间的联系。这也就导致，训练模型无法让训练者可以像实际手术中那样，实现将皮肤划开、将肌肉拨开、避免损伤血管等实际操作。而如果事无巨细地去模拟人体制造仿真模型，代价高昂，同样不切实际。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种人体实训仿真模型，通过完善模型的相关组织单元，有效模拟人体真实的组织细节，显著提高手术训练的拟真程度，有效提升训练效果，同时生产制造成本合理，具有极高的市场应用价值。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种人体实训仿真模型，包括支撑架、骨骼单元、肌肉单元、血管单元以及表皮单元，骨骼单元固定安装在支撑架上，肌肉单元贴附在骨骼单元上，表皮单元包覆在肌肉单元外侧，肌肉单元包括至少两片肌肉片，肌肉片自骨骼单元向上堆叠，靠近所述骨骼单元的肌肉片与骨骼单元至少有部分固定连接，表皮单元包覆在远离骨骼单元的肌肉片外侧，血管单元穿插布置于骨骼单元与肌肉片之间以及肌肉片与肌肉片之间，肌肉片与表皮单元均采用柔软弹性材料。

4、这样的实训仿真模型，与普通的模型相比，模拟了人体的皮肤、肌肉以及血管。其中，表皮单元可供手术刀切开且有回弹力，可以让受训者熟悉撑开皮肤的操作，同时有回弹力的表皮单元可以模拟实际皮肤给手术带来的阻碍和难度。而肌肉单元模拟了真实肌肉堆叠的方式，可供拨开或撕开，同样可以让受训者练习手术中肌肉的处置。同时进一步选择模拟血管，因为血管是人体的血液通道，也是手术中需要着重保护、整理的关键组织，血管单元的加入，使受训者需要直面血管单元带来的施术障碍，提高了对受训者手术技术、精度的要求，还原了更真实的手术环境。这样会使模型具有合适的复杂程度，平衡了生产制造成本。因此，这样的实训仿真模型显著提高了手术训练的拟真程度，有效提升了训练效果，同时生产制造成本合理，具有极高的市场应用价值。

5、作为优选，血管单元包括一根或一根以上仿真血管，仿真血管包括主血管以及分支血管，主血管的两端分别与支撑架的两端、或与骨骼单元的两端固定连接，分支血管的一端自主血管向外延伸，分支血管的管径小于主血管的管径。分支血管从主血管向外延伸，且分支血管延伸到肌肉片之间，充分模拟真实血管的走向，提高了模型的拟真程度。

6、作为优选，仿真血管是空心软管。空心软管与真实血管结构、软硬性接近，同样提高了模型的拟真程度。

7、作为优选，仿真血管还包括内芯，空心软管包裹在内芯外侧，内芯是金属丝。金属丝具有一定的刚性和折弯的性能，可以模拟血管的弧度，对空心软管形成支撑，进一步提高了模型的拟真程度。

8、作为优选，空心软管的端部封闭而形成液体容腔，液体容腔内设有仿真血液。内部仿真血液的设计能在受训者切破血管时流出仿真血液，更进一步模拟了真实的手术环境。

9、作为优选，柔软弹性材料是硅胶。硅胶作为最接近人体触感的材料，同时具有合适的弹性，可以通过不同的原料配比获得软硬程度不一的成品，使其接近真实皮肤和肌肉的状态。

10、本发明还提供一种腰椎仿真模型，包括如权利要求1-6所述的人体实训仿真模型，还包括神经单元，骨骼单元包括腰椎单元以及椎间盘模块，腰椎单元包括两块或两块以上的腰椎模块，腰椎模块之间设有椎间盘模块，腰椎模块的上方设有椎孔，神经单元设置在椎孔中。腰椎手术中，最重要就是神经组织，因为手术过程中如果造成神经组织的破坏，可能导致患者瘫痪，神经单元的加入为模拟手术还原了真实的手术难度。

11、作为优选，神经单元包括神经丛，神经丛为一体化设计，神经丛设置在椎孔中。神经丛简化为一体的设计，降低了模型的生产成本和装配难度。

12、作为作为神经单元的另一种方案，神经单元包括一根或一根以上的仿真神经，仿真神经包括主神经根、神经分支，主神经根设置在椎孔中，神经分支自主神经根向肌肉片与肌肉片之间延伸。增加了神经分支的布置，进一步还原了腰椎真实的结构，进一步提高了模型的拟真程度。

13、肌肉单元包括腰大肌模块、腰方肌模块、腹横肌模块、腹内斜肌模块、多裂肌模块、腰髂肋肌模块、胸最长肌模块以及背阔肌模块，腰大肌模块、腰方肌模块、腹横肌模块、腹内斜肌模块、多裂肌模块、腰髂肋肌模块、胸最长肌模块以及背阔肌模块依次贴附在腰椎模块上。对与腰椎手术来说，需要充分了解背部肌肉群是如何构成的，在手术中需要对背部肌肉群进行精准切割、拨拉，背部肌肉群的加入更进一步模拟真实的手术环境。

14、作为优选，腰椎仿真模型还包括支撑泡棉，支撑泡棉设置在肌肉单元以及腰椎单元的下方。由于腰椎模块以及椎间盘模块组成的骨骼单元悬吊在支撑架中，受力面积有限，支撑泡棉可以垫在腰椎模块以及肌肉单元下方，为肌肉单元提供了支撑，这样的方案，在不影响模型仿真性的前提下，提高了肌肉单元的位置精确度。

15、另外，本发明还提供一种膝关节仿真模型，包括如权利要求1-6所述的人体实训仿真模型，还包括韧带模块，韧带模块有一根或一根以上，骨骼单元包括股骨模块以及胫骨模块，韧带模块设置在股骨模块以及胫骨模块的连接处。膝关节手术最重要的就是对韧带进行手术，韧带模块的加入提高了模型的拟真程度。

16、作为优选，骨骼单元还包括髌骨模块、腓骨模块以及半月板模块，股骨模块的一端设置在半月板模块的一侧，胫骨模块的一端设置在半月板模块的另一侧，髌骨模块设置在股骨模块与胫骨模块的接缝处，腓骨模块固定在胫骨模块上。将相关骨骼及组织全部加入，可以实现不同部位的手术训练场景。

17、作为优选，韧带模块包括髌韧带以及侧支撑韧带，髌韧带的一端固定在胫骨模块，髌韧带包覆髌骨模块并连接在股骨模块上，侧支撑韧带的一端连接胫骨或腓骨上，侧支撑韧带的另一端设置在股骨模块上。这样的方案还原了真实韧带与骨骼之间的连接，更进一步提高了模型的拟真程度。

18、综上所述，这样的人体实训仿真模型，通过完善模型的相关组织单元，有效模拟人体真实的组织细节，有效提升训练效果，同时生产制造成本合理，具有极高的市场应用价值。

19、说明书附图

20、以下结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。

21、图1是所述第一实施例的立体结构示意图；

22、图2是所述第一实施例的a-a剖面结构示意图；

23、图3是所述第二实施例的剖面结构示意图；

24、其中：支撑架-1，骨骼单元-2，腰椎单元-21，腰椎模块-211，椎孔-212，椎间盘模块-22，股骨模块-23，胫骨模块-24，髌骨模块-25，半月板模块-26，肌肉单元-3，腰大肌模块-31，腰方肌模块-32，腹横肌模块-33，腹内斜肌模块-34，多裂肌模块-35，腰髂肋肌模块-26，胸最长肌模块-37，背阔肌模块-38，血管单元-4，仿真血管-41，表皮单元-5，神经单元-6，神经丛-61，主神经根-62，神经分支-63，支撑泡棉-7，韧带模块-8，髌韧带-81，侧支撑韧带-82。