[发明专利]一种pH调控的超声穿刺用实验模型及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种教学实验模型，尤其涉及一种pH调控的超声穿刺用实验模型及其制备方法。

背景技术

B型超声技术有广泛的临床应用，可以用于确定占位病变的物理性质，检测脏器的形态、大小及结构、检测血流，检测积液，随访、介入及术中超声引导等。B型超声是利用超声波的物理特性和人体组织器官的声学特性相互作用而产生的信息，经处理后形成图形和曲线，借此进行疾病诊断的一种物理检查方法。检查过程中，首先将人体界面的反射信号转变为强弱不同的光点，这些光点可通过荧光屏显现出来，这种方法的直观性好、重复性强，可供前后对比。因为该技术具有无损伤、无痛苦、无辐射、实时、快捷、准确、方便的优点，近年来临床上细胞病理学检查、胸腔积液等的B超诊断技术已经有较为普遍的应用，例如在肾穿刺活检中，医生通常借助超声((B超))图像引导操作肾脏穿刺活检，穿刺过程中通过不断手动调整活检针柄以提高穿刺精度。但该方法要求医生具有一定的实操经验，并且需要多人配合操作，耗时费力，并且会加剧患者的痛苦和继发症的发生。因此，为达到提高活检取样精度和效率的目的，需要是对软组织进行研究，降低穿刺活检过程中针与组织的相互作用力，减少针与组织的变形，同时，制备与人体组织相近的假体材料供医学者模拟练习穿刺技术，以提高医生等的穿刺熟练度及穿刺精度。

聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，简称PVA)是一种由聚醋酸乙烯脂水解而成的、且分子链上含有大量极性羟基的水溶性聚合物。由于分子链易形成氢键，且其链结构对称规整,因此具有良好的成膜性、水溶性、乳化性和黏结性，又以其高弹性、化学稳定性、易于成型、可生物降解、无毒、无不良反应，以及与人体组织良好的相容性在生物医学各个方面得到了广泛的应用。聚乙烯醇具有较高的机械强度和韧性，还具有丰富的加工手段，可采用包括静电纺丝、盐析法、化学合成法、相分离法、冷冻干燥法、气体发泡法等方法，可制备成水凝胶、膜、纳米纤维等合适体型结构。由于PVA水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外，特别具有毒性低、机械性能优良((高弹性模量和高的机械强度))、吸水量高和生物相容性好、透超声等优点，因而倍受青睐，目前已成为世界上产量最大的水溶性聚合物。PVA水凝胶在生物医学和实验方面的用途非常广泛，可以做为人造皮肤，人造肌肉等人工代用品。

PVA水凝胶通常是由PVA水溶液加入硼砂或戊二醛交联后获得，但是硼砂反应太快获得的水凝胶不均匀，戊二醛为有机醛类化合物，易挥发而且有毒性。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，本发明选用PVA水凝胶代替生物软组织作为穿刺练习假体材料，尤其是在制备过程中，加入苯硼酸的甲醇溶液，快速搅拌下缓慢加入碱溶液(氢氧化钠等碱溶液)调节pH，至溶液pH>8.8，PVA水溶液形成水凝胶，然后向此水凝胶中再缓慢滴加1％的酸溶液(盐酸等酸溶液)，水凝胶恢复为液体状态。通过调节pH实现PVA的水凝胶-溶液之间的循环、转换，从而制得一种水凝胶分布均匀，且可以循环使用，具有与生物组织相近的机械性能、透超声，本发明提供了一种pH调控的超声穿刺用实验模型及其制备方法。

技术方案：

一种pH调控的超声穿刺用实验模型，所述模型包括置于模具内的聚乙烯醇水凝胶透声材料和橡胶小球，其中聚乙烯醇水凝胶透声材料模拟人体组织，橡胶小球模拟肿瘤组织；所述聚乙烯醇水凝胶透声材料包裹在橡胶小球周围。

优选的，所述人体组织为皮肤或脂肪。

一种pH调控的超声穿刺用实验模型的制备方法，包含以下步骤：

(1)将聚乙烯醇溶于水中，配制质量分数为5～10％的聚乙烯醇水溶液，室温保存；

(2)向聚乙烯醇水溶液中加入1～5％苯硼酸的甲醇溶液，混合均匀后静置，溶液呈无色透明状；

(3)将步骤(2)制得的溶液倒入装有橡胶小球的模具中，向其中加入碱溶液，至溶液pH>8.8，聚乙烯醇水溶液形成水凝胶；

(4)向步骤(3)所述的水凝胶中滴加酸溶液，至水凝胶恢复为液体状态；

(5)循环进行步骤(3)和步骤(4)实现聚乙烯醇水凝胶与溶液之间的转换，制得pH调控的超声穿刺用实验模型。

优选的，步骤(1)中聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量分数为10％。

优选的，步骤(1)中聚乙烯醇的溶解条件为95℃～110℃恒温水浴，1000r/min搅拌溶解。

优选的，步骤(2)中苯硼酸的甲醇溶液中苯硼酸的质量分数为2％。

优选的，步骤(2)中聚乙烯醇水溶液与苯硼酸的甲醇溶液的混合体积比为20:1。