仿体的制作.docx-资料库

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1、超声辐射力弹性成像系统研究和仿体实验琼脂仿体黏弹性系数测量实验离体大鼠肝脏黏弹性系数测量实验本研究对其进行生理解剖取出肝脏并制成仿体，为防止肝脏组织特性发生改变，仿体制作完的当天即进行实验。如图 8，肝脏埋于凝胶仿体内。凝胶仿体使用 IGMA 公司的 G2500 猪皮凝胶粉制作而成，这种凝胶粉制成的仿体与生物组织的性质比较接近，凝胶以质量分数为 13%配制，仿体尺寸为 10 cm×10 cm×5 cm。大鼠肝脏位于仿体的上半部分，厚约 7mm，肝脏上表面与凝胶仿体上表面持平。

2、基于高帧率成像的血管超声弹性成像方法研究制作超声弹性仿体常见的原材料有三种，分别是硅胶、琼脂和聚乙烯醇(PVA)。（1）硅胶仿体形状高度可控、性质稳定、保存简便，但是其声速与人体组织声速差异较大；（2）琼脂仿体制作简单，成形容易，声学参数与人体组织相仿，但是琼脂仿体韧性不佳、易碎；琼脂仿体制作简单，成形容易，声学参数与人体组织相仿，在实验初期选用琼脂制作血管仿体，琼脂粉与水的比例为 1:10，但制作好的琼脂仿体由于管壁较薄，在水流的冲击下易碎。（3）PVA 仿体生物相容性好，声学性质与力学性质更接近人体组织，但制作过程较为复杂。 PVA 仿体制作人体血管模型选材：选用重量比 10%的 PVA 粉末(poly (vinyl alcohol)( Aldrich Chemical Co., Inc))、重量比为 87%的纯水以及重量比为 3%的纤维素粉末(Sigmacell Cellulose, type 20, Sigma Chemical, St. Louis, MO) 具体解决方案：将水利用热磁力搅拌器(IKA RCT basic IKAMAGTM Safety Control Magnetic Stirrer, DE)加热至 80 摄氏度，缓慢加入事先称量好的 PVA 粉末并搅拌，搅拌速度为 550 转/分钟，同时加热温度上升并维持在 92 摄氏度持续搅拌直至均匀，此期间用保鲜膜覆盖容器以最大程度减少水分的蒸发。当 PVA 充分溶解后，再加入纤维素粉末充当超声散射子以增强仿体在水中的声阻抗差异提供较强的超声回波信号，其中散射子的大小为 20μm。将混合溶液灌注于血管仿体模具中(如图 4.1 所示)，存放在-19 摄氏度的冰箱中冷冻 12 小时，再置于常温下解冻 12 小时，24 小时的操作为一个循环(cycle)。理论上来讲，当冷冻-溶解

循环次数越多，制作的仿体硬度越大。血管仿体制作的模具：此模具由两个部分组成，分别是两根 3 mm 直径的长条形不锈钢圆柱以及两块印有中空血管腔模型的塑料外壳。不锈钢圆柱两头有可拆卸的长为 25 mm 直径为 9 mm 的粗体圆柱，这样可以在塑料模具中起到支撑作用，使得中间直径为 9 mm 的管腔与 3 mm 的不锈钢圆柱之间形成宽度为 3 mm 的圆环区域间隙，此圆环区域则为形成血管壁的空间。在仿体的制作过程中，我们将两根不锈钢圆柱放置在一侧的血管模型塑料外中，盖上另外一侧的血管模型塑料外壳，用胶带将两块塑料外壳外表面衔接处密封，留下一端的浇灌口以待浇灌 PVA 与纤维素粉末的混合溶液。在同一根血管仿体中对左右两个部分进行不同的冷冻-溶解循环，以 2cycles VS 4cycles 的非均质血管仿体的制作为例，具体步骤为：首先从浇灌口倒入 PVA 与纤维素粉末的混合溶液至模型管腔内一半高度处，静置 20 分钟等待溶液内部残留气泡上浮与空气表面接触至破裂消失，将模具存放于-19 摄氏度的冰箱中冷冻 12 小时，再置于常温下解冻 12 小时，如此重复两个 cycles 之后，再从浇灌口倒入 PVA 与纤维素粉末的混合溶液直至填满整个血管腔模具。同样的我们静置 20 分钟等待溶液内部的残留气泡上浮，确保模具内部剩余管腔内没有气泡存在，此时再次将模具存放于-19 摄氏度的冰箱重复两个冻融循环过程。最后将塑料外壳外部的胶带揭开，拆卸不锈钢圆柱两头的粗体圆柱，取出已经成型的血管壁，这样一组左右硬度不同的血管仿体就制作完成了。 3、生物组织黏弹性信息的超声定量测量方法研究植物油仿体仿体材料采用的配方含有蓖麻油﹑明胶粉﹑纤维素﹑正丙醇和水。蓖麻油（天津市光复精细化工研究所）用来获得不同浓度的明胶乳液；明胶粉采用的是猪皮粉（美国

Sigma-Aldrich 公司生产，Type A，300 Bloom）；纤维素（美国 Sigma-Aldrich 公司，粒径 20µm）的作用是为了提供必要的超声散射；正丙醇（广东省汕头市西陇化工厂）用于在仿体中产生类似于超声在软组织中传播的声速。具体的仿体制作过程：首先，烧杯中盛好 70℃左右的热水，将烧杯放置在磁力搅拌器上，放入磁力搅拌子进行搅拌。接着称好适量的明胶粉，缓缓加入烧杯中，明胶粉在水中容易凝结，因此要搅拌均匀。然后加入适量纤维素和正丙醇。最后加入蓖麻油至烧杯中，等到乳状液完全搅拌均匀，将其倒入一个尺寸为 15×15×10 cm3 的保鲜盒内，静置并冷却至室温 23℃±1。实验开始之前，这些仿体要从冰箱中取出并在室温下放置 2 小时左右动物油仿体仿体制作材料：猪油（山东临沂新程金锣肉制品集团有限公司）﹑明胶粉（美国 Sigma-Aldrich 公司，Type A，300 Bloom）﹑阴离子表面活性剂（浙江纳爱斯集团雕牌洗洁精）﹑木炭粉和水。猪油用来获得不同浓度的明胶乳液；阴离子表面活性剂用来使猪油在溶液中均匀的分散；木炭粉提供必要的超声散射。具体的仿体制作过程：首先，烧杯中盛好 80℃左右的热水，将烧杯放置在磁力搅拌器上，放入磁力搅拌子进行搅拌。接着称好适量的明胶粉，缓缓加入烧杯中，明胶粉在水中容易凝结，因此要搅拌均匀，然后加入适量的猪油和阴离子表面活性剂，最后加入木炭粉至烧杯中，等到乳状液完全搅拌均匀，将其倒入一个尺寸为 15×15×10 cm3 的保鲜盒内，静置并冷却至室温 23℃±1。

4、基于超声剪切波的生物组织仿体轴向应变高精度估计方法研究实验中采用两种不同杨氏弹性模量的仿体,体积为 50x40x50 mm3, 仿体 1 的组分为: 5%的明胶,3%的铝粉,蒸馏水；仿体 2 的组分为: 7%的明胶,3%的铝粉,蒸馏水。仿体置于 85x40x60 cm3 的水槽中,槽内充满脱气蒸馏水,实验中水温保持 2o0C,水中声速为 1492m/s。 5、基于光学相干弹性成像的血管力学性质测量

明胶成品为白色或淡黄色、半透明、微带光泽的薄片或颗粒；是一种无色无味，无挥发性、透明坚硬的非晶体物质；不溶于冷水、乙醇、氯仿或乙醚中，可在热水、醋酸或甘油与水的热混合液中溶解。明胶仿体制作制备具有特定光学参数和力学性质的人体组织仿体硅胶仿体制作

6、仿组织透明体模（仿血管透明体模）材料： 40%的丙烯酰胺（神经毒素）牛血清蛋白（BSA） 1M 氨基甲烷盐酸缓冲液（Tris 缓冲液） 10%过硫酸铵溶液（APS 溶液）聚合催化剂四甲基乙二胺（TEMED）成分除气水 40%丙烯酰胺 1M Tris 缓冲液 10%过硫酸铵 TEMED BSA(g) 总体积 BSA 仿组织透明体模材料成分表体积（ml）体积百分比（%） 65.113 15.902 9.087 0.764 0.045 9.087 克 100 0.6511 0.1590 0.909 0.0076 0.0005 0.0909 1

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