一种3D气管镜训练模型的制作方法

一种3d气管镜训练模型
技术领域
1.本发明涉及一种训练模型，一种3d气管镜训练模型。


背景技术：

2.支气管镜探查呼吸类疾病必不可少的技术手段，因人体支气管复杂的解剖结构，初学者很难短期掌握支气管镜操作技术，比如淋巴结穿刺活检术（tbn进镜孔）、镜下取异物、息肉环切术等，常规的训练多以动物实验为主，因收到动物伦理及可操作性的限制，导致培训效果并不好，一些功能性训练也无法满足要求，常规的支气管模型在材料、结构方面诸多问题，不能实现仿真的目的，训练效果一般。因此很多医院难以开展相关技术。
3.支气管探查技术对操作医生有较高的技术和经验要求，尤其是内镜下穿刺术，这需要长期的实践操作和技术积累，除了熟悉掌握基本的支气管空间解剖结构，还需要在被限定的软骨环之间的间隙进行技术操作，同时需要避开主要的血管，因此对于初学者在学习过程中有较大的时间和实践的限制。一种高仿真的多功能型支气管训练模型是临床教学迫切需要的。以解决现有关于支气管镜相关操作的训练模型功能少，模型结构不精确等问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有关于支气管镜相关操作的训练模型功能少，模型结构不精确等问题，而提出一种3d气管镜训练模型。
5.一种3d气管镜训练模型，其组成包括：暗箱、支气管树模拟部件、中间淋巴结穿刺结构模拟部件、下颌模拟部件、固定底座；支气管树模拟部件，包括主气管模拟部件、右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件；中间淋巴结穿刺结构模拟部件，用于在内部放置一组淋巴结囊模拟部件，淋巴结囊模拟部件内部填充凝胶体；同时，中间淋巴结穿刺结构模拟部件分别连接主气管模拟部件、右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件；右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件的表面分别设置一个息肉环切孔，每个息肉环切孔与暗箱的箱板之间通过管体连接；管体内填塞肉条模拟部件。
6.右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件的末端分别设置一个异物存放槽，用于放置包括但不限于黄豆等物品；下颌模拟部件，主要包括喉部模拟部件、进气管模拟部件；喉部模拟部件的一端和进气管模拟部件的一端汇合形成汇合端；固定底座，用于安装中间淋巴结穿刺结构模拟部件；暗箱，用于放置上述结构件并用于伸入训练操作工具，在与下颌模拟部件连接的侧面面板设置内窥镜进入孔和进气口，在正面面板的是上部设置进镜孔，下部设置右肺气管模拟部件连接孔和左肺气管模拟部件连接孔，进镜孔设置位置与下颌模拟部件的喉部模
拟部件和进气管模拟部件的放置位置对应，右肺气管模拟部件连接孔和左肺气管模拟部件连接孔的设置位置分别与右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件的放置位置对应，右肺气管模拟部件连接孔和左肺气管模拟部件连接孔用于连接管体；其中，支气管树模拟部件、中间淋巴结穿刺结构模拟部件、下颌模拟部件和固定底座都可拆卸的设置在暗箱内；下颌模拟部件设置在暗箱上方的内底面，固定底座设置在暗箱下方的内底面，中间淋巴结穿刺结构模拟部件可拆卸的安装在固定底座上，支气管树模拟部件的主气管模拟部件、右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件的一端设置在中间淋巴结穿刺结构模拟部件内部，主气管模拟部件、右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件的另一端位于中间淋巴结穿刺结构模拟部件的外部；下颌模拟部件的汇合端连接主气管模型部件。
7.优选地，所述的中间淋巴结穿刺结构模拟部件包括凹槽，凹槽的槽底具有一组通气孔，凹槽的侧面槽壁上具有一组安装孔，所述的安装孔的孔径大小分别与主气管模拟部件、右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件的外径尺寸相适应。
8.优选地，所述的暗箱包括槽体、上盖、下颌模拟部件安装槽、2个提手；下颌模拟部件安装槽设置在槽体上方的内底面；槽体和上盖之间可拆卸设置；槽体的两个相对的侧面分别设置1个提手；上盖的内侧面四角位置分别设置一个限位块，限位块与槽体之间形成过盈配合。
9.优选地，所述的主气管模拟部件、右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件的管壁的截面结构由内至外分别为硅胶层、tpu主管体层和软骨层，所述的软骨层的外表面呈波纹状。
10.优选地，所述的下颌模拟部件还包括下颌包裹层模拟部件、牙齿模拟部件、舌头模拟部件、会厌模拟部件和声门模拟部件，所述的下颌包裹层模拟部件的截面结构由内至外包括内肌肉模拟层和外肌肉模拟层，内肌肉模拟层为硅胶涂层，外肌肉模拟层为硅胶体。
11.优选地，所述的tpu主管体层和软骨层的内表面都设置一组凸点。
12.优选地，所述的外肌肉模拟层的内表面设置一组凸点。
13.本发明的有益效果为：本发明的结构设计精细且全面，能精确的模拟人体气管、肺部、淋巴器官。设计的暗箱能够盛装所有的模拟部件，并能够对各模拟部件进行固定，暗箱本身以及暗箱盛装各模拟部件的安装和拆卸方式都很方便，通过暗箱上设计的各类操作孔实现仿真操作。
14.本发明用于为受训者提供仿真训练操作对象，适用于支气管镜操作技术，比如淋巴结穿刺活检术（tbn进镜孔）、镜下取异物、息肉环切术等操作的仿真训练，有助于提高受训者的操作技术水平。
附图说明
15.图1为本发明的外部结构示意图；图2为本发明的上盖去掉时的结构示意图；图3为图2其他角度结构示意图；图4为本发明设计的用于打印支气管树模拟部件（包括主气管模拟部件、右肺气管
模拟部件、左肺气管模拟部件）的3d点云数据截图；图5为图4的局部放大图；图6为本发明涉及的下颌模拟部件的结构示意图；图7为本发明涉及的主气管模拟部件、右肺气管模拟部件、左肺气管模拟部件管壁的横截面结构示意图；图8为本发明涉及的下颌包裹层模拟部件的横截面结构示意图。
具体实施方式
16.具体实施方式一：本本实施方式的一种3d气管镜训练模型，如图1
‑
8所示，其组成包括：暗箱1、支气管树模拟部件2、中间淋巴结穿刺结构模拟部件3、下颌模拟部件4、固定底座5；支气管树模拟部件2，包括主气管模拟部件6、右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8；中间淋巴结穿刺结构模拟部件3，用于在内部放置一组淋巴结囊模拟部件9，淋巴结囊模拟部件9内部填充凝胶体；同时，中间淋巴结穿刺结构模拟部件3分别连接主气管模拟部件6、右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8；右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8的表面分别设置一个息肉环切孔，每个息肉环切孔与暗箱1的箱板之间通过管体10连接；管体10内填塞肉条模拟部件（图中未显示），模拟支气管息肉。
17.右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8的末端分别设置一个异物存放槽11（异物存放槽11在图中未被全部显示出来），用于放置包括但不限于黄豆等物品，以模拟右肺气管末端和左肺气管末端卡入异物的情况；下颌模拟部件4，主要包括喉部模拟部件12、进气管模拟部件13；喉部模拟部件12的一端和进气管模拟部件13的一端汇合形成汇合端；固定底座5，用于安装中间淋巴结穿刺结构模拟部件3；暗箱1，用于放置上述结构件并用于伸入训练操作工具，在与下颌模拟部件4连接的侧面面板设置内窥镜进入孔14和进气口15，在正面面板的是上部设置进镜孔16，下部设置右肺气管模拟部件连接孔17和左肺气管模拟部件连接孔18，进镜孔16设置位置与下颌模拟部件4的喉部模拟部件12和进气管模拟部件13的放置位置对应，右肺气管模拟部件连接孔17和左肺气管模拟部件连接孔18的设置位置分别与右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8的放置位置对应，右肺气管模拟部件连接孔17和左肺气管模拟部件连接孔18用于连接管体10；其中，支气管树模拟部件2、中间淋巴结穿刺结构模拟部件3、下颌模拟部件4和固定底座5都可拆卸的设置在暗箱1内；下颌模拟部件4设置在暗箱1上方的内底面，固定底座5设置在暗箱1下方的内底面，中间淋巴结穿刺结构模拟部件3可拆卸的安装在固定底座5上，支气管树模拟部件2的主气管模拟部件6、右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8的一端设置在中间淋巴结穿刺结构模拟部件3内部，主气管模拟部件6、右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8的另一端位于中间淋巴结穿刺结构模拟部件3的外部；中间淋巴结穿刺结构模拟部
件3的制作材料为硅胶；下颌模拟部件4的汇合端连接支气管树模拟部件2的主气管模型部件（主气管模型部的连接端是漏出中间淋巴结穿刺结构模拟部件3的一端）。
18.具体实施方式二：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的一种3d气管镜训练模型，如图1
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8所示，所述的中间淋巴结穿刺结构模拟部件3包括凹槽19，凹槽19的槽底具有一组通气孔，凹槽19的侧面槽壁上具有一组安装孔，所述的安装孔的孔径大小分别与主气管模拟部件6、右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8的外径尺寸相适应。
19.具体实施方式三：与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的一种3d气管镜训练模型，如图1
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8所示，所述的暗箱1包括槽体20、上盖21、下颌模拟部件安装槽22、2个提手23；下颌模拟部件安装槽22设置在槽体20上方的内底面；槽体20和上盖21之间可拆卸设置，方便更换气管树模拟部、中间淋巴结穿刺结构模拟部件3、固定底座5等各种模拟部件；槽体20的两个相对的侧面分别设置1个提手23；上盖21的内侧面四角位置分别设置一个限位块，限位块与槽体20之间形成过盈配合，不需要通过其他锁扣等结构件上盖21就能轻松与槽体20分离，操作简单，零部件少、易维修。
20.具体实施方式四：与具体实施方式三不同的是，本实施方式的一种3d气管镜训练模型，如图1
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8所示，所述的主气管模拟部件6、右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8的管壁的截面结构由内至外分别为硅胶层24、tpu主管体层25和软骨层26，所述的软骨层26的外表面呈波纹状。
21.具体实施方式五：与具体实施方式一、二或四不同的是，本实施方式的一种3d气管镜训练模型，如图1
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8所示，所述的下颌模拟部件4还包括下颌包裹层模拟部件（图中未显示）、牙齿模拟部件（图中未显示）、舌头模拟部件（图中未显示）、会厌模拟部件（图中未显示）和声门模拟部件（图中未显示），所述的下颌包裹层模拟部件的截面结构由内至外包括内肌肉模拟层27和外肌肉模拟层28，内肌肉模拟层27为硅胶涂层，外肌肉模拟层28为硅胶体。
22.具体实施方式六：与具体实施方式五不同的是，本实施方式的一种3d气管镜训练模型，如图1
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8所示，所述的tpu主管体层25和软骨层26的内表面都设置一组凸点29，图中仅在软骨层26的内表面表示出凸点29，利用凸点29增加硅胶层24和tpu主管体层25两种不同材料之间的摩擦力，保持硅胶层24和tpu主管体层25之间的整体性，使硅胶层24和tpu主管体层25之间不会因训练操作而出现相对位置移动的现象，同样，利用凸点29增加tpu主管体层25和软骨层26两种不同材料之间的摩擦力，保持tpu主管体层25和软骨层26之间的整体性，使tpu主管体层25和软骨层26之间不会因训练操作发出的力而出现相对位置移动的现象。
23.其中，硅胶层24和tpu主管体层25之间的摩擦力，以及tpu主管体层25和软骨层26之间的摩擦力，不仅能在训练过程中体现，是又能在制作过程中发挥作用的。无论什么3d打印方法，原理都是逐层成形的。所以，通过3d打印制作法制作主气管模拟部件6、右肺气管模
拟部件7、左肺气管模拟部件8时，当其中两种不同材料粘接在一起时，即使是单种材料的打印也是受到打印层高、层间粘接面积、层间粘接强度影响的，打印层高越小、层间粘接面积越大、层间粘接强度越大越是有利的粘接条件，所以当两种相邻材料的前后顺序进行打印形成内外层结构的过程中，如果在先打印材料的表面对在后打印材料提供更强的粘接力条件，则两种材料之间的粘接强度更好，两种材料更容易粘接在一起，整体性更强。基于此，本发明的硅胶层24和tpu主管体层25的表面都设置了一组凸点29，所以在先打印的材料的外壁的凸点29能为在后打印的材料提供有利的粘接条件。
24.具体实施方式七：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的一种3d气管镜训练模型，如图1
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8所示，所述的外肌肉模拟层28的内表面设置一组凸点29，如前文所述的3d打印原理，使其在打印制作过程中具有更大的粘接轻度，并且在制作完成后的使用过程中，利用凸点29增加内肌肉模拟层27和外肌肉模拟层28两种不同材料之间的摩擦力，保持内肌肉模拟层27和外肌肉模拟层28之间的整体性，使内肌肉模拟层27和外肌肉模拟层28之间不会因训练操作发出的力而出现相对位置移动的现象。
25.并将内肌肉模拟层27和的颜色分别设置为肤色，将外硅胶肌肉模拟层的颜色设置为暗红色。使训练装置更加真切。
26.工作原理：本发明的一种3d气管镜训练模型的工作原理主要是组装和训练使用过程。具体为：1. 将凝胶体作为淋巴结模拟材料，填充在中间淋巴结穿刺结构模拟部件3凹槽中的淋巴结囊模拟部件9内，将黄豆放置在右肺气管模拟部件7和左肺气管模拟部件8末端的异物存放槽11中，将中间淋巴结穿刺结构模拟部件3与主气管模拟部件6、右肺气管模拟部件7、左肺气管模拟部件8三块支气管模拟部件装配，共同安装在固定底座上，将固定底座安装在暗箱的定位孔中。
27.2. 将下颌模拟部件4放置在暗箱1的下颌模拟部件安装槽22中，同时与主气管模拟部件6连接。
28.3. 放置暗箱1的上盖21，限位块与槽体20之间形成过盈配合，则暗箱1装配好，还可以通过魔术贴将上盖21和槽体20进行固定。
29.4. 使用设定长度的不锈钢管体10连接右肺气管模拟部件7和左肺气管模拟部件8和上盖21上对应设置的右肺气管模拟部件连接孔17和左肺气管模拟部件连接孔18，并在管体10中填塞细肉条模拟部件。
30.5. 受训者利用组装好的3d气管镜训练模型进行训练操作。
31.以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。