体模制备方法与流程

本发明实施例涉及医学高分子材料技术领域，尤其涉及一种体模制备方法。

背景技术：

随着社会的发展和人们生活水平的提高，不健康的饮食已使肝病特别是慢性肝病成为威胁人们健康的重要因素。

生物组织的病理变化往往伴随着其力学特性例如硬度的变化，这种变化在多种组织中均有证实和研究。例如在乳腺病变、前列腺癌及颈动脉易损斑块等组织病变的检查中，都利用了这一组织特性。同样，慢性肝病导致的肝纤维化发展到肝硬化的过程也伴随着肝脏硬度由小到大的变化；肝癌通常表现为比周围正常肝组织更硬的病灶。硬度的变化对应弹性系数的改变，近年来以弹性为主的组织力学特性得到了学术和临床的广泛关注。学术界将能够反映组织弹性特性的成像方法称为弹性成像，弹性成像技术通过对肝组织进行弹性参数的定量检测，有助于诊断肝纤维化，对各项肝病的评估和治疗具有重要意义。

超声弹性成像仪器在研发和使用过程中，一方面需要对仪器的工作效果进行检测，另一方面，由于仪器老化等原因，需要对仪器进行校准。而这些都需要超声弹性成像体模来进行。传统的超声弹性成像体模的种类很多，主要包括明胶或琼脂。其均为天然的高分子化合物。但是，均匀的琼脂体模的键合比较弱，强度也比较弱，在很小的应力作用下就很容易碎裂。明胶体模的强度比琼脂体模稍好，但在使用和保存过程中性质不稳定，易随着环境温度的变化而变化。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种体模制备方法，该方法解决了现有的体模采用明胶或琼脂制备，造成的体模强度低，在使用和保存过程中性质不稳定的技术问题。

本发明实施例提供一种体模制备方法，用于超声弹性成像，包括：

制备至少一种含有散射子的聚乙烯醇水溶液和/或至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶；

将所述聚乙烯醇水溶液和/或聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模。

本发明实施例提供一种体模制备方法，通过制备至少一种含有散射子的聚乙烯醇水溶液和/或至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶；将所述聚乙烯醇水溶液和/或聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模。由于聚乙烯醇水溶液形成的聚乙烯醇水凝胶和/或聚丙稀酰胺水凝胶具有强度高，弹性变化范围大的特点，并且在使用和保存过程中性质稳定，所以由聚乙烯醇水凝胶形成的体模和/或聚丙稀酰胺水凝胶通过与固化剂进行聚合反应而制成的体模，也具有强度高，在保存和使用过程中具有性质稳定性强的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的体模制备方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的体膜制备方法中形成的体模的第一结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的体膜制备方法中形成的体模的第二结构示意图。

符号说明：

21-第一体模22-第二体模23-第三体模

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

图1为本发明实施例一提供的体模制备方法的流程图，如图1所示，本实施例提供的体模制备方法包括以下几个步骤。

步骤101，制备至少一种含有散射子的聚乙烯醇水溶液和/或至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶。

本实施例中，不同种类的聚乙烯醇水溶液是指聚乙烯醇在水溶液中的浓度不同。不同种类的聚丙稀酰胺水凝胶是指聚丙稀酰胺水凝胶的强度及弹性不同。

具体地，本实施例中，制备至少一种含有散射子的聚乙烯醇水溶液时，可以将散射子和聚乙烯醇加入到水中，并根据聚乙烯醇在水溶液中的浓度制备不同种类的含有散射子的聚乙烯醇水溶液。

本实施例中，聚乙烯醇水溶液中含有散射子，该散射子可以为微米级的石墨，纤维素、二氧化硅，也可为其他散射子，本实施例中不做限定。在制备含有散射子的聚乙烯醇水溶液时，可将散射子直接加入到聚乙烯醇水溶液中。

其中，散射子的作用为可将制成的体模用于超声成像中。

具体地，本实施例中，制备至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶时，将含有不同分子量等级的聚丙烯酰胺、散射子、交联剂、催化剂和氧化剂在水中进行聚合反应，形成聚乙烯酰胺水凝胶。其中，不同分子量等级可分为高分子量等级、中分子量等级及低分子量等级。在制备不同种类的聚乙烯酰胺水凝胶时，根据不同分子量等级的聚丙烯酰胺的质量配比进行制备。高分子量等级的聚乙烯酰胺质量配比越多，制备出的聚乙烯酰胺水凝胶的弹性越大，反之，低分子量等级的聚乙烯酰胺质量配比越多，制备出的聚乙烯酰胺水凝胶的弹性越小。具体的质量配比可举例说明为：首先设定一种聚丙烯酰胺的单一体系的分子量，如设定分子量为2500万的聚丙烯酰胺作为混合聚丙烯酰胺平均分子量的标准，然后按照高，中，低三个等级选择三种等级分子量的聚丙烯酰胺按质量比例混合，使得混合后的聚丙烯酰胺平均分子量和设定的2500万聚丙烯酰胺分子量大致相等。欲提高聚丙烯酰胺水凝胶的弹性及强度则需加大高分子量等级的聚丙烯酰胺的质量比例，反之，欲减小聚丙烯酰胺水凝胶的弹性及强度需加大低分子量等级的聚丙烯酰胺的质量比例，设定不同分子量等级的聚丙烯酰胺的质量比原则是就近占半原则，例如欲达到2500万的平均分子量，可选择分子量为2000万的聚丙烯酰胺单一体系质量比占50％,分子量3600万的聚丙烯酰胺质量比占40.625％，分子量400万的聚丙烯酰胺质量比占9.375％。

其中，交联剂可以为甲叉双丙烯酰胺，催化剂可以为四甲基乙二胺，简称：temed，氧化剂可以为过硫酸铵。

本实施例中，在制备至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶时，也可通过调节聚丙稀酰胺在水溶液中的浓度来制备不同种类的含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶，以制备不同弹性的体模，用于超声弹性成像中。

本实施例中，聚丙烯酰胺水凝胶中含有散射子，该散射子可以为微米级的石墨，纤维素，二氧化硅，还可以为其他散射子，本实施例中不做限定。在制备含有散射子的聚乙烯酰胺水凝胶时，可将散射子直接加入到聚乙烯酰胺的水溶液中，并与交联剂、催化剂和氧化剂在水溶液中进行聚合反应制得。

步骤102，将聚乙烯醇水溶液和/或聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模。

本实施例中，将聚乙烯醇水溶液置于模具中形成体模可以为：将聚乙烯醇水溶液置于模具中，并利用反复冷冻融化法使聚乙烯醇水溶液形成聚乙烯醇水凝胶，聚乙烯醇水凝胶为形成的体模。

或者，本实施例中，将聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模，具体为：将聚丙稀酰胺水凝胶与固化剂、引发剂、催化剂和交联剂在放有水的对应的模具中进行聚合反应，形成体模。

或者，本实施例中，将聚乙烯醇水溶液和聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模。具体地，将聚乙烯醇水溶液和聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成非均匀的体模，其由聚乙烯醇水溶液形成的体模和由聚丙稀酰胺水凝胶形成的体模构成。

本实施例中，形成的每种体模的弹性均不同。将其用于超声弹性成像中，每种体模可模拟处于不同时期的肝脏。如弹性最大的体模可模拟健康肝脏，弹性稍小的体模代表发生纤维化的肝脏。

本实施例提供的体模制备方法，通过制备至少一种含有散射子的聚乙烯醇水溶液和/或至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶；将聚乙烯醇水溶液和/或聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模。由于聚乙烯醇水溶液形成的聚乙烯醇水凝胶和/或聚丙稀酰胺水凝胶具有强度高，弹性变化范围大的特点，并且在使用和保存过程中性质稳定，所以由聚乙烯醇水凝胶形成的体模和/或聚丙稀酰胺水凝胶通过与固化剂进行聚合反应而制成的体模，也具有强度高，在保存和使用过程中具有性质稳定性强的特点。

本发明实施例二还提供了一种体模制备方法，本发明实施例二提供的体膜制备方法与本发明实施例一提供的体模制备方法的步骤相同，并对步骤101-步骤102进行了进一步细化，则本实施例提供的体模制备方法包括以下步骤及特征。

步骤201，制备至少一种含有散射子的聚乙烯醇水溶液和/或至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶。

进一步地，本实施例中，制备至少一种含有散射子的聚乙烯醇水溶液，具体包括：

将散射子和聚乙烯醇加入到水中，并根据聚乙烯醇在水溶液中的浓度制备不同种类的含有散射子的聚乙烯醇水溶液。

进一步地，本实施例中，制备至少一种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶，具体包括：

将含有不同分子量等级的聚丙烯酰胺、散射子、交联剂、催化剂和氧化剂在水中进行聚合反应，并根据不同分子量等级的聚丙烯酰胺的质量配比，制备不同种类的聚丙稀酰胺水凝胶。

具体地，本实施例中，将含有不同分子量等级的聚丙烯酰胺按照不同的质量配比与散射子、交联剂、催化剂和氧化剂在水中进行聚合反应，形成的聚丙稀酰胺水凝胶的弹性不同，即形成不同种类的聚丙稀酰胺水凝胶。当含有不同分子量等级的聚丙烯酰胺中较高分子量等级的聚丙烯酰胺的质量配比越高，则形成的聚丙稀酰胺水凝胶的弹性越大。反之，当含有不同分子量等级的聚丙烯酰胺中较低分子量等级的聚丙烯酰胺的质量配比越高，则形成的聚丙稀酰胺水凝胶的弹性越小。

步骤202，将聚乙烯醇水溶液和/或聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模。

进一步地，将聚乙烯醇水溶液置于模具中形成体模，具体包括：

将聚乙烯醇水溶液置于模具中，并利用反复冷冻融化法使聚乙烯醇水溶液形成聚乙烯醇水凝胶，聚乙烯醇水凝胶为形成的体模。

具体地，本实施例中，可利用反复冷冻融化法将聚乙烯醇水溶液制备聚乙烯醇水凝胶。其中冷冻的温度可以为零下20度，融化的温度可以为零上20度。其中，可根据冷冻融化的周期数制备不同种类的聚乙烯醇水凝胶，冷冻融化的周期数越大，制备出的聚乙烯醇水凝胶弹性越大。也可根据聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的浓度制备不同种类的聚乙烯醇水凝胶。聚乙烯醇的浓度越大，制备出的聚乙烯醇水凝胶的弹性越大。可以理解的是，可综合考虑冷冻融化的周期数及聚乙烯醇的浓度制备不同种类的聚乙烯醇水凝胶。

本实施例中，聚乙烯醇水凝胶具有润滑性能良好、充分的吸震能力、很好的生物相容性、弹性大，强度高、能与宿主骨牢固连接等特点。

进一步地，将聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模，具体包括：

将聚丙稀酰胺水凝胶与固化剂、引发剂、催化剂和交联剂在放有水的对应的模具中进行聚合反应，形成体模。

其中，固化剂可以为一类增进或控制固化反应的物质或混合物。本实施例中，固化剂可以为脂肪族胺类或芳族胺类。如可以为氨乙基哌嗪、间苯二甲胺或二者的混合物等。

优选地，本实施例中，固化剂包括：氨乙基哌嗪和间苯二甲胺。

引发剂可以为过硫酸铵，催化剂可以为temed，交联剂可以为甲叉双丙烯酰胺。

本实施例中，每种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶与固化剂、引发剂、催化剂和交联剂在放有水的对应的模具中进行聚合反应可在常温下进行，并对混合溶液进行搅拌。

进一步地，将聚乙烯醇水溶液和/或聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模还包括：

在至少一种体模的外围制备至少另一种体模，以形成非均匀的体模。

进一步地，本实施例中，在至少一种体模的外围制备至少另一种体模，以形成非均匀的体模，具体包括：

根据非均匀的体模中各种体模的位置关系，将靠近内侧的体模放入对应的模具中，并在模具中制备包含靠近内侧的体模的靠近外侧的体模，以形成非均匀体模。

具体地，本实施例中，非均匀的体模中可包括多种体模，该多种体模的位置关系是多种多样的。图2为本发明实施例二提供的体膜制备方法中形成的体模的第一结构示意图，图3为本发明实施例二提供的体膜制备方法中形成的体模的第二结构示意图，图2和图3所示的示意图分别代表形成的非均匀体模的一个示例，本实施例提供的非均匀体模的结构并不限于图2和图3所示的情况。图2所示的非均匀的体模中包括三种体模。在最外侧的第三体模23包覆了靠近内侧的第一体模21和第二体模22。图3中也包括三种体模。最外侧的第三体模23包覆了靠近内侧的第二体模22，第二体模22又包覆了位于最内侧的第一体模21。

本实施例中，首先制备靠近内侧的体模，然后根据非均匀的体模的各种体模的位置关系，确定靠近内侧的体模在靠近外侧的体模内的位置，将靠近内侧的体模放入形成靠近外侧的体模的模具中的预设位置，然后将形成靠近外侧的体模的制备溶液倒入到模具中，进行聚合反应，形成靠近外侧的体模，同时靠近内侧的体模固定在了靠近外侧的体模的预设位置。无论制备的非均匀的体模包括的体模的种类为多少，制备的原则均为先制备靠近内侧的体模，再制备靠近外侧的体模，直到整个非均匀的体模制备完成为止。

本实施例中，制备非均匀的体模用于超声弹性成像中，可模拟发生病变的肝脏，如在最外围的体模的弹性最高，以模拟健康的肝脏。被最外围的体模包覆的靠近内侧的体模弹性变小，以模拟在健康的肝脏内部发生了病变。

进一步地，本实施例中，形成体模的除气条件为110度的温度下除气两小时。

具体地，本实施例中，在含有散射子的聚乙烯醇水溶液反复进行冷冻融化前，进行除气处理，采用真空泵对含有散射子的聚乙烯醇水溶液进行除气，除气的温度为110度，然后对含有散射子的聚乙烯醇水溶液反复进行冷冻融化，能够有效减少形成的聚乙烯醇水凝胶中的气泡，进而使形成的超声弹性成像体模更加均匀。

或者，本实施例中，将每种含有散射子的聚丙稀酰胺水凝胶与固化剂、引发剂、催化剂和交联剂在放有水的对应的体模模具中进行聚合反应的同时，采用真空泵对混合溶液进行除气，除气的温度为110度，能够有效减少形成的超声弹性成像体模中的气泡，使形成的超声弹性成像体模更加均匀。

可以理解的是，在制备靠近外侧的体模时的除气条件也为110度的温度下除气两小时，以有效减少形成的非均匀体模中的气泡，使形成的非均匀体模更加均匀。

本实施例提供的体模制备方法，将聚乙烯醇水溶液和/或聚丙稀酰胺水凝胶置于模具中形成体模包括：将聚乙烯醇水溶液置于模具中，并利用反复冷冻融化法使聚乙烯醇水溶液形成聚乙烯醇水凝胶，聚乙烯醇水凝胶为形成的体模，或者，将聚丙稀酰胺水凝胶与固化剂、引发剂、催化剂和交联剂在放有水的对应的模具中进行聚合反应，形成体模。或者，在至少一种体模的外围制备至少另一种体模，以形成非均匀的体模。能够在形成不同体模的基础上，形成非均匀的体模，用于超声弹性成像中，能够实现对处于不同病变时期的肝脏的模拟，更适用于临床实践中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。