用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于乳腺电阻抗扫描检测的临床示范培训仿真乳房软体模型及制备方法。该模型主要由导电橡胶薄膜层、琼脂糖凝胶、电解质溶液组成，其中琼脂糖凝胶和电解质溶液由导电橡胶薄膜层密闭包裹，形成半球形乳房软体模型整体，可逼真模拟乳房的形态和电阻抗分布状态，具有形态仿真度高、电阻抗参数逼近真实、制作工艺简单等特点，可以根据乳房结构类型、病变类型制备不同种类的模型仿体，同时模型可以反复长期使用，利于长期操作培训。
【专利说明】用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型及制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物电阻抗检测【技术领域】，特别涉及一种用于乳腺电阻抗扫描检测的临床示范及技术培训的仿真乳房软体模型及制备方法。
【背景技术】
[0002]乳腺电阻抗扫描检测技术是用于乳腺癌早期检测、筛查的一种新型功能成像检测技术。该技术的检测原理是:基于乳腺癌变组织和正常组织的电阻抗特性之间存在显著差异的生物物理学特性，在对乳房施加安全低电压交变电场的条件下，采用平板阵列式电极对乳房表面进行电流检测，通过提取各单元之间的电流差异，并结合电阻抗信息解调及阻抗图像重建算法，进而获得反映被测区域下组织电阻抗分布的二维灰度图像。由于该技术具有无创、无辐射、使用成本低等特点，特别适合于基层医疗单位进行乳腺癌早期筛查应用，具有广阔的应用前景。
[0003]随着国内外在乳腺电阻抗扫描检测【技术领域】研究的不断推进，该技术正逐步走向临床应用。由于乳腺电阻抗扫描检测技术在临床扫描检测时，需要操作员手持检测电极完成病人双乳的电阻抗信息采集，因此对操作者的操作技能具有特殊的要求。在操作中操作者若因操作不当导致检测电极面和乳房皮肤表面接触不良，则会使采集的数据无效，这就要求操作者在进行检测时根据乳房的形状、表面的状态，一方面采用合适的按压力度确保电极和皮肤良好接触，另一方面需要选择合适的测量次数，确保整个乳房都被完全覆盖检测，避免漏检的位置。因此，每个临床操作员必须经过严格的操作技术培训，才能积累丰富的操作经验，确保采集数据的准确性。目前操作员在的操作技能培训时，一般是以女性人体为培训练习实验对象，这种示范培训的缺点在于:(1)受实验对象限制，常常因找不到合适的志愿者，而耽误培训，或者因一时无法找到合适的典型病例，而不能对病变成像结果有的直观认识；(2)受培训练习场地限制，目前示范或技术培训直接在女性乳房上进行，需要私密的环境，不适合面对大范围人员。
[0004]随着乳腺电阻抗扫描检测技术的临床推广应用，大量的操作人员需要接受培训，因此需要一种能方便进行临床示范培训的仿真乳房软体模型。但国内外尚无见类似产品的研究报道，研发一种用于乳腺电阻抗扫描检测临床示范及技术培训的乳房软体模型及制备方法具有重要价值。
【发明内容】
[0005]针对乳腺电阻抗扫描检测技术在临床推广应用中，尚无对操作人员进行有效技术培训的乳房仿体模型，以致影响培训效果的这一技术现状。本发明的目的在于，提出一种用于乳腺电阻抗扫描检测操作人员进行技术培训和操作练习的乳房仿体模型及制备方法，该模型主要由导电橡胶膜、琼脂糖以及电解质溶液制成，可逼真模拟乳房的形态和电阻抗分布状态，同时该模型具有制备工艺简单、成本低廉、易加工等优点，为适应大量乳腺电阻抗扫描检测操作人员的培训学习提供了一种有效的工具。[0006]为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案:
[0007]—种用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型，其特征在于，由模拟皮肤层的导电硅橡胶薄膜层、模拟乳房内组织的琼脂糖凝胶体、模拟组织液的电解质溶液层构成，其中琼脂糖凝胶体和电解质溶液由导电硅橡胶薄膜层密闭包裹，形成半球形乳房软体模型整体；
[0008]所述的导电硅橡胶薄膜层采用半球形套状设计以模拟乳房表面皮肤层，其底部一侧开口，便于将琼脂糖凝胶体填充于其内；
[0009]所述的琼脂糖凝胶体为置于导电硅橡胶薄膜层内的半球形凝胶状固体，其主要成分为琼脂糖、NaCl、蒸馏水，根据不同配置比例可以改变其电导率以模拟乳房内不同类型的正常组织或病变组织；
[0010]所述的电解质溶液用于模拟乳房内组织液，填充于导电硅橡胶薄膜与琼脂糖凝胶体的夹层之间。
[0011]上述用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备:
[0012](I)使用银粉掺入硅橡胶的工艺制作导电硅橡胶薄膜层，厚度在Imm?1.5mm范围内。
[0013](2)使用塑料制作用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型的模具，半径在15cm?18cm之间,底部距离顶端的高度在5cm?7cm之间；
[0014](3)根据不同类型乳房组织的电阻抗特性，以琼脂糖粉末、蒸馏水、NaCl、葡萄糖为原料配置不同电导率的琼脂糖溶液；
[0015](4)将配置好的琼脂糖溶液加热，加热期间使用玻璃棒均匀搅拌，待加热至琼脂糖粉末颗粒完全溶解后，停止加热；
[0016](5)将加热后的琼脂糖凝胶溶液，倒入模拟乳房外形的塑料模具中，静置冷却，冷却成型后形成近似半球形的乳房组织软体模型。
[0017](6)在乳房组织软体模型中挖出I至2个空洞(空洞尺寸)，再将加热后的模拟乳房肿瘤组织电导率的琼脂糖溶液倒入空洞中，静置冷却后，形成模拟病变组织仿体(由此制得含病变的乳房组织软体模型)。
[0018](7)使用蒸馏水、葡萄糖、NaCl、配置模拟组织液的电解质溶液，其电导率参数范围在0.15S/m?0.20S/m之间，同时加入山梨酸钾进行防腐，加入有机硅消泡剂消除溶液中的气泡。
[0019](8)将模拟乳房组织的软体置入导电硅橡胶薄膜层内，并将模拟组织液的电解质溶液注入乳房组织软体与导电硅橡胶薄膜的夹层间，排空乳房软体模型与导电橡胶套直接的空气，之后用橡胶粘合剂将导电橡胶套密封。
[0020]在本发明的一个优选实施方式中，所述的导电硅橡胶薄膜层，其电导率参照在IkHz?500kHz频率下测定的活性离体乳房皮肤组织电导率参数，参数范围在0.020S/m?0.025S/m 之间。
[0021]在本发明的一个优选实施方式中，所述的不同类型的乳房组织，其特征在于主要包括脂肪型乳房正常组织、腺体型乳房正常组织和/或乳腺癌组织、乳腺良性肿瘤组织。
[0022]在本发明的一个优选实施方式中，所述的不同类型的乳房组织的电阻抗特性，其电导率为IkHz?500kHz频率下测定的活性离体乳房组织电导率参数，对于脂肪型乳房正常组织，其电导率配置范围在0.10S/m?0.20S/m之间，对于腺体型乳房正常组织，其电导率配置范围在0.45S/m?0.55S/m之间，对于乳房癌变肿瘤组织，其电导率配置范围在0.25S/m?0.35S/m之间，对于乳房良性肿瘤组织，其电导率配置范围在0.70S/m?0.80S/m之间。
[0023]在本发明的一个优选实施方式中，所述的以琼脂糖粉末、蒸馏水、NaCl、葡萄糖为原料配置不同电导率的琼脂糖凝胶溶液，琼脂糖粉末与蒸馏水的质量比为3:200，NaCl和葡萄糖的质量根据所配电导率的需求进行调节。
[0024]本发明制备的用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型，可以逼真模拟临床乳腺电阻抗扫描检测时实际乳房状态及检测条件，该模型的优点和积极效果在于:
[0025](I)按照乳腺电阻抗扫描实际临床检测时的乳房状态设计模型，仿真度高。
[0026](2)基于乳房的组织结构及乳房离体活性组织的电阻抗参数，制作了乳房仿体模型，可以使检测成像结果更接近实测结果，对操作者的培训及学习直观性强。
[0027](3)该模型制作简单，可以模拟临床乳房类型、病变类型制备不同种类的模型仿体，同时模型可以反复长期使用，利于长期操作培训。
[0028]上述制备的用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型，在使用时放置在导电激励电极板上，该电极板连接乳腺电阻抗扫描检测系统的激励输出，操作人员手持检测探头可以在乳房软体模型上表面进行仿真检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明的用于乳腺电阻抗扫描检测的乳房软体模型结构示意图。
[0030]图2是制作乳房组织仿体的阴模实物及结构示意图。其中，(c)图为示意图，(a)图为(c)图的俯视图，(b)图为立体图。
[0031]图3是乳房皮肤仿体导电橡胶膜示意图。
[0032]图4是乳房组织仿体成型制作示意图。
[0033]图5是含病变组织的乳房仿体成型制作示意图。
[0034]图6是乳房仿体模型组装成型示意图。
[0035]图7是利用乳房仿体进行乳腺电阻抗扫描模拟检测的示意图。
[0036]为进一步说明本发明的特点、制作方法及优势特性，以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。
【具体实施方式】
[0037] 申请人:在充分考虑实际应用需求及乳腺电阻抗扫描检测临床特点的情况下，基于乳房的结构特点、乳腺电阻抗扫描检测时乳房的状态、以及乳房内组织的电阻抗分布特征，设计了用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型，该乳房软体模型的电阻抗参数特性来源于活性离体乳房组织的电阻抗测定参数，结合乳房状态结构及乳房内各组织的电阻抗特性进行设计。
[0038]在以下的实施例中，所述的导电橡胶薄膜层用于模拟乳房皮肤，琼脂糖凝胶体用于模拟乳房内正常组织和病变组织，电解质溶液用于模拟组织液。[0039]参见图1，本实施例给出一种用于乳腺电阻抗扫描检测的乳房仿体模型，由导电橡胶薄膜层1、琼脂糖凝胶2、模拟病变组织仿体3以及电解质溶液4构成。其中，琼脂糖凝胶体2和电解质溶液4由导电硅橡胶薄膜层I密闭包裹，形成半球形乳房软体模型整体；
[0040]导电硅橡胶薄膜层I采用半球形，其底部一侧有开口 1-2，便于将琼脂糖凝胶体2填充于其内；
[0041]琼脂糖凝胶体2为置于导电硅橡胶薄膜层I内的半球形凝胶状固体，其主要成分为琼脂糖、NaCl和蒸馏水，用于模拟乳房内不同类型的正常组织或病变组织；
[0042]所述的电解质溶液4用于模拟乳房内组织液，填充于导电硅橡胶薄膜I与琼脂糖凝胶体2的夹层之间。
[0043]在使用时本实施例时，可将其放置在导电激励电极板上，并将该电极板与乳腺电阻抗扫描检测系统的激励输出相连接，操作人员手持检测探头可以在乳房软体模型上表面进行仿真检测。
[0044]本实施例中，制作原料主要包括:塑料乳房模型外壳、琼脂糖粉、导电橡胶膜、橡胶粘合剂、氯化钠(NaCl )、葡萄糖粉、山梨酸钾、有机硅消泡剂。
[0045]本实施例中所实现的乳房仿体模型的制作步骤如下:
[0046](I)模拟皮肤层的导电硅橡胶薄膜层I制作:
[0047]模拟皮肤层的导电硅橡胶薄膜层I采用导电橡胶膜制备，导电硅橡胶采用纯银导电微粒填充硅橡胶的工艺制成，可有效防止霉菌生长。根据皮肤的电阻抗特性，导电橡胶模的电导率配置为0.020S/m?0.025S/m。参见图3，导电橡胶膜厚度I?1.5mm，压制成型半球形，底部一侧留开口 1-2。
[0048](2)选择用于制作乳房软体模型的模具:
[0049]参见图2，在本实施例中，乳房软体模型的模具5采用塑料制作，其基底直径12cm，基底距乳房上表面5cm。
[0050](3)按照乳房组织电阻抗特性配置琼脂糖溶液:
[0051]分别根据乳房正常组织(分脂肪型和腺体型)、癌变组织、良性肿瘤组织的电导率参数，将琼脂糖粉、NaCl、蒸馏水按照一定质量比例混合配置不同的溶液(见表I)。
[0052]
【权利要求】
1.一种用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型，其特征在于，由导电硅橡胶薄膜层(I)、琼脂糖凝胶体(2)、模拟病变组织仿体(3)、电解质溶液层(4)构成，其中，琼脂糖凝胶体(2 )和电解质溶液(4 )由导电硅橡胶薄膜层(I)密闭包裹，形成半球形乳房软体模型整体； 所述的导电硅橡胶薄膜层(I)采用半球形，其底部一侧有开口( 1-2)，便于将琼脂糖凝胶体(2)填充于其内； 所述的琼脂糖凝胶体(2)为置于导电硅橡胶薄膜层(I)内的半球形凝胶状固体，其主要成分为琼脂糖、NaCl和蒸馏水，用于模拟乳房内不同类型的正常组织或病变组织； 所述的电解质溶液(4)用于模拟乳房内组织液，填充于导电硅橡胶薄膜(I)与琼脂糖凝胶体(2)的夹层之间。
2.权利要求1所述的用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备: (1)使用银粉掺入娃橡胶的工艺制作导电娃橡胶薄膜层，厚度在Imm~1.5mm范围内； (2)使用塑料制作用于乳腺电阻抗扫描检测技术培训的乳房软体模型的模具，半径在15cm~18cm之间,底部距离顶端的高度在5cm~7cm之间； (3)根据不同类型乳房组织的电阻抗特性，以琼脂糖粉末、蒸馏水、NaCl、葡萄糖为原料配置不同电导率的琼脂糖溶液； (4)将配置好的模琼脂糖溶液加热，加热期间使用玻璃棒均匀搅拌，待加热至琼脂糖粉末颗粒完全溶解后，停止加热； (5)将加热后琼脂糖凝胶溶液，倒入模拟乳房外形的塑料模具中，静置冷却，冷却成型后形成近似半球形的乳房组织软体模型整体； (6)在乳房组织软体模型整体中挖出I至2个空洞，再将加热后的模拟乳房肿瘤组织电导率的琼脂糖溶液倒入空洞中，静置冷却后，形成模拟病变组织仿体； (7)使用蒸馏水、葡萄糖、NaCl、配置模拟组织液的电解质溶液，其电导率参数范围在0.15S/m~0.20S/m之间，同时加入山梨酸钾进行防腐，加入有机硅消泡剂消除溶液中的气泡； (8)将模拟病变组织仿体置入导电硅橡胶薄膜层内，并将模拟组织液的电解质溶液注入乳房组织软体与导电硅橡胶薄膜的夹层间，排空乳房软体模型与导电橡胶套直接的空气，之后用橡胶粘合剂将导电橡胶套密封。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的导电硅橡胶薄膜层的电导率参照在IkHz~500kHz频率下测定的活性离体乳房皮肤组织电导率参数，参数范围在0.020S/m~0.025S/m 之间。
4.如权利要求2所述的的方法，其特征在于，所述的不同类型的乳房组织包括脂肪型乳房正常组织、腺体型乳房正常组织和/或乳腺癌组织、乳腺良性肿瘤组织。
5.如权利要求2和4所述的方法，其特征在于，所述不同类型的乳房组织的电阻抗特性，其电导率为IkHz~500kHz频率下测定的活性离体乳房组织电导率参数；其中，对于脂肪型乳房正常组织，其电导率配置范围在0.10S/m~0.20S/m之间，对于腺体型乳房正常组织，其电导率配置范围在0.45S/m~ 0.55S/m之间，对于乳房癌变肿瘤组织，其电导率配置范围在0.25S/m~0.35S/m之间，对于乳房良性肿瘤组织，其电导率配置范围在0.70S/m~.0.80S/m 之间。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的琼脂糖粉末与蒸馏水的质量比为.3:200，所述的NaCl和葡萄糖的质量根据所配电导率的需求进行调节。
【文档编号】G09B23/28GK103700305SQ201310635132
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】季振宇, 董秀珍, 李靖, 史学涛, 尤富生, 付峰, 刘锐岗, 马航, 王瑞青 申请人:中国人民解放军第四军医大学