[发明专利]一种基于辐射检测的仿真人体骨架的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于医学、材料学、制造学和控制技术相结合的理工医交叉领域，涉及仿真人体骨架的制作方法，具体涉及一种基于辐射检测的仿真人体骨架的制作方法。

背景技术

骨骼具有整体支撑功能、对脏器的保护功能和体模肢带的连接功能，骨骼的重量为机体全身总重量的14.2%。人体骨架模型是仿真人体骨骼结构大小的、关节相连的模型，是基础解剖教学的直观教具；人们可以通过模型，正确地认识骨骼结构，并进行病理学和康复学的研究。

然而传统的人体骨架模型在制备工艺上存在着一些不足之处，限制了人体骨架模型的实际应用面；其不足之处具体说来，有以下几点：

1、传统的医用骨架模型多采用石膏加尿醛树脂为原料进行制作，采用这种原料制备出的骨架模型虽具有一定的机械强度，但不能满足辐射模型材料高磷高钙含量的组成要求，因此不能满足高磷高钙微观的辐射吸收特性；

2、传统的骨架模型不能解决骨皮质、骨松质和红骨髓的非均匀结构及镶嵌结构，不能实现质量密度和电子密度的差异；

3、传统的骨架模型不能解决骨组织的相互连接和各支架的相互连接；

4、无完整方法对传统骨架模型进行骨形态检查、质量密度检查、电子密度检查和内部结构的检查；

5、传统的骨架模型技术路线和制作方法都不能实现标准化、系列化和商品化生产，无法进行产业化连续生产。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种采用高磷高钙材料、根据人体不同骨组织中钙含量和质量密度的差异进行骨材料的设计、实现非均匀结构和镶嵌结构的基于辐射检测的仿真人体骨架的制作方法。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于辐射检测的仿真人体骨架的制作方法，包括如下步骤：用尸体标本获得人体的骨组织、骨架和外部整体形态的尺寸，得到标本或等效材料的实体模型；用新鲜尸体获得人体三维虚拟化数字模型；将实体模型和虚拟化的数字模型相互补充优化后，实现3D打印，进行三维的微粒堆积，打印成组织等效的物理实体模型，或者用反转成型的阴模制作实体物理模型；

其中，所述骨架的骨材料包括热塑性/热固性树脂和高磷高钙复配粉末；所述高磷高钙复配粉末通过磷灰石和碳酸钙以3:1的质量比复配而得；所述高磷高钙复配粉末占骨材料总质量的10~50%，其他为热塑性/热固性树脂；将上述骨材料制成骨组织原浆，加压注塑，中温交连，固化开模，制得骨组织；所述骨组织的骨皮质和骨松质采用包裹固化成型法制备，红骨髓采用双组份注塑成型法制备；

制得的骨组织采用软骨等效材料的胶浆，进行粘接，形成局部部件；局部部件进行活动连接或固定化连接，形成整体人体骨架；所述胶浆包括异氰酸酯与交联剂部分聚合成的未固化液体材料。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明应用“准元素等效法”（材料的C、H、O、N、S、P与人体组织百分含量相近）和“元素替代法”（按轻元素的原子参数，进行有机元素之间等效替换）进行骨材料设计，设计了不同百分含量的高磷高钙骨组织原浆，进而实现了不同的骨组织部分质量密度和电子密度不同的技术问题，形成了骨皮质、骨松质和红骨髓的非均匀结构和镶嵌结构。

2、本发明骨架采用软骨等效材料的胶浆进行局部粘结，再进行活动连接或固定化连接，形成骨架整体，可实现活动关节的限位、阻尼和锁紧功能。

3、本发明仿真人体骨架经过AM电光子能谱试验、X射线双光子能谱试验和影像检查试验，证明本发明仿真人体骨架与人体相似，上下连续，左右对称，在局部区域可显示骨皮质、骨松质和红骨髓的非均匀镶嵌结构。

本发明模型可以作为人体的替身、作为危险实验的模拟工具、作为研究人体、机器和环境之间的桥梁，广泛应用于医学工程，安全工程和军事工程。采用以上的辐射等效骨组织设计制造方法，完成了30余种辐射等效类型，300余件辐射等效模型的制作。可利用本发明方法制作多种辐射等效模型，如：头颈部体模、胸部体模、盆腔体模、肢体体模、武器装备性能模型、评价的力学等效体模和医学复苏训练体模，作为人体模型的支撑骨架，实现对内部脏器的包裹与活动关节的连接，保证了人体模型整体的完整性和内部脏器镶嵌结构的可靠和稳定性。

附图说明

图1是仿真人体骨架示意图；

图2是仿真人体骨架活动连接部位示意图；

图3是仿真人体骨架髋部的非均匀镶嵌结构图。

具体实施方式