CN118471057A - 一种仿生脊椎模型及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种仿生脊椎模型及其制备方法，涉及仿生脊椎处理技术领域，包括底板，底板开设有嵌入槽，嵌入槽中设置有腰椎基座，腰椎基座上设置有仿生腰椎件，底板左右两侧处设置有与底板配合的侧板，且底板前后两端处设置有与底板配合的挡板；两个侧板之间设置有与挡板配合的脂肪层框架，脂肪层框架与仿生腰椎件之间设置有浇注肌肉层、软组织层、神经层、血管层，且脂肪层框架设置有脂肪层，且脂肪层设置有与侧板配合的皮肤层。本发明通过精确的构造、多层次仿真、稳固的组件设计、灵活的材料应用以及可调整和拆卸的特点，实现了对人体腰椎部分的高度仿真，提供了稳定可靠的使用体验。同时，在模型稳固和多种组织结构的仿真方面也具有优势。

Description

一种仿生脊椎模型及其制备方法

技术领域

本发明涉及仿生脊椎处理技术领域，尤其涉及一种仿生脊椎模型及其制备方法。

背景技术

目前，腰椎病是一种常见的脊柱疾病，其发病率逐年增加。据统计，腰椎病在整个脊柱病中占比较高，约占90％以上。腰椎病包括腰椎间盘突出症、腰椎滑脱症、腰椎管狭窄症等多种类型，给患者的生活和工作带来了很大的困扰。随着微创外科技术的不断发展，越来越多的腰椎病患者选择微创手术治疗。相比传统的开放手术，微创手术对患者创伤较小，恢复期较短，并且可以有效减少手术风险。微创手术在腰椎病治疗中得到了广泛应用，然而，微创手术的技术要求较高，对医生的技能有较高的要求。

脊柱内窥镜技术是微创手术中的一项重要技术，它通过引入脊柱内窥镜，可以直接观察患者的腰椎病变情况，并进行精确的手术治疗。脊柱内窥镜技术的发展使得微创手术在腰椎病治疗中更加精准和安全。然而，由于腰椎病患者的脊柱形态和关节位移在不同病例中存在差异，传统的脊柱模型无法模拟实际病例的情况，这对医生的培训和技能提高造成了困扰。同时，在现有的椎间孔镜手术教学手段中，尸体操作是最接近人体的教学方法，存在两个问题，其一为“大体老师”的来源有限，其资源有限，以至于教学人数有限，且鲜活的人体和死亡的人体在手术表现上存在差别；其二为“大体老师”的腰椎病症表征展现的有限，很难达到真正训练的目的。此外，现有的手术模型几乎全部都是一次性的或重复使用次数较少的，这对于椎间孔镜手术这种学习曲线较长的技术来说无法满足教学需求。虽然相比采用“大体老师”解剖来进行培训成本有所降低，但仍然不能完全满足需求。

如何解决上述技术问题为本发明面临的课题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种设计合理，安全可靠的仿生脊椎模型及其制备方法，通过多层仿真结构、模型固定装置、多种材料应用等设计和材料选择，实现了对人体腰部的动态仿真模拟和结构支撑，提高了仿真模型的真实度和可靠性，在医学研究、教学和康复等领域具有广泛的应用前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仿生脊椎模型，包括底板，所述底板设置有腰椎基座，所述腰椎基座上设置有仿生腰椎件，所述底板的左右两侧设置有与所述底板配合的侧板，且所述底板的前后两端处设置有与所述底板配合的挡板，且所述底板上设置有与所述仿生腰椎件配合的浇注肌肉层，且所述浇注肌肉层位于两个所述侧板和两个所述挡板所围成的空间中。

进一步的，所述仿生腰椎件包括若干个仿生椎骨件，所述仿生腰椎件包括与所述腰椎基座承插配合的承插基座，所述承插基座上设置有腰椎件；

所述腰椎基座上设置有与承插基座的配合的竖向紧固件，且所述腰椎基座上水平设置有与承插基座配合的水平紧固件。

进一步的，两个所述侧板之间设置有与所述挡板配合的脂肪层框架，所述浇注肌肉层位于所述脂肪层框架与所述仿生腰椎件之间，且所述脂肪层框架中设置有脂肪层，所述脂肪层的外表面上设置有与所述侧板配合的皮肤层。

进一步的，所述脂肪层框架包括两个相对设置的隔板，且所述隔板上开设有与所述浇注肌肉层配合的第一弧槽，所述隔板顶面曲线贴合人体背部曲线，且所述隔板上设置有与所述侧板配合的螺纹孔；

两个隔板之间对称设置有两个支撑连接侧板，所述支撑连接侧板上设置有支撑部，且所述支撑连接侧板上设置有用以支撑所述脂肪层的支撑板；

所述脂肪层位于由两个所述隔板、两个所述支撑连接侧板围成脂肪层框架之间。

进一步的，所述底板上开设有若干个与所述挡板、所述侧板、所述腰椎基座配合的拼接槽，所述拼接槽中设置有与所述挡板、所述侧板、所述腰椎基座配合的螺纹孔，且所述侧板开设有与所述挡板、所述脂肪层框架配合的螺纹孔，所述螺纹孔中均设置有尼龙螺丝；

所述侧板上开设有与所述挡板配合的第一对接槽，且所述侧板上开设有与所述脂肪层框架配合的第二对接槽，且所述的脂肪层框架上开设有与侧板配合的螺纹孔。

进一步的，所述仿生腰椎件设置有软组织层，且所述仿生腰椎件上设置有与所述软组织层配合的血管层，且所述仿生腰椎件中设置有与所述软组织层配合的神经层，且所述浇注肌肉层中开设有与所述仿生腰椎件、所述软组织层、所述血管层、所述神经层配合的腰椎腔，所述肌肉层的上表面与所述脂肪层的下表面相贴合，且所述脂肪层的上表面与所述皮肤层的下表面相贴合。

进一步的，所述底板的外周围设置有模型固定装置，且所述模型固定装置包括稳固基座，且所述稳固基座上设置有支撑盒体，且所述支撑盒体的顶底两端完全开口，所述支撑盒体的顶面两侧分别设置有与所述侧板相接触的仿生腰部件、仿生臀部件，且所述脂肪层框架与所述支撑盒体相接触。

进一步的，所述模型固定装置上设置有用以防止整个装置跑偏的稳固组件；

所述稳固组件包括稳固座，且所述稳固座顶面开设有与所述稳固基座间隙配合的放置槽，所述稳固座设置有稳固腔，且所述稳固腔中设置有导轨基座，且所述导轨基座包括与所述稳固座固定的稳固盘，且所述稳固盘沿所述稳固盘的周向方向均匀设置有四个导轨，且所述导轨中设置有贯穿所述稳固座的滑动杆，且所述滑动杆设置有伸缩杆，且所述伸缩杆的伸缩端处设置有夹板；

所述稳固盘转动连接有与所述稳固盘轴线共线的转动轴，且所述转动轴同轴设置有转动盘，且所述转动盘沿所述转动盘的周向方向均匀开设有移动弧槽，且所述滑动杆上设置有与移动弧槽滑动配合的滑动柱，所述转动轴同轴设置有定位齿轮；

所述稳固座上顶面开设有定位孔，且所述定位孔中设置有定位柱，且所述稳固腔中设置有复位弹簧，且所述定位柱设置有与复位弹簧配合的定位板，且所述定位柱一端设置有定位棘齿，且所述稳固腔中设置有与所述定位柱配合的定位筒。

为了更好的实现上述发明目的，本发明还提供了一种仿生脊椎模型的制备方法，包括以下步骤：

a：核心骨骼区的装配；

首先，根据仿生腰椎件和腰椎基座的结构，完成两者的装配；随后，将软组织层、血管层、神经层粘合在仿生腰椎件上；最后，完成底板、侧板、挡板的安装；

b：浇注肌肉层的放置；

将已经脱模完毕的浇注肌肉层缓慢放置在底板、侧板以及挡板所围成空腔中；

c：脂肪层的放置；

首先，在浇注肌肉层上表面涂刷硅凝胶水；其次，利用侧板上第二对接槽将带有脂肪层框架的脂肪层框架缓慢放置在挡板上表面；最后，利用尼龙螺丝加强脂肪层框架与侧板的连接关系；

d：皮肤层的放置；

首先，在浇注脂肪层上表面涂刷硅凝胶水；最后，将皮肤层缓慢贴合在脂肪层的上表面；

e：模型固定装置的装配

首先，水平放置稳固基座，随后，将支撑盒体放置在稳固基座上，利用对接榫槽与支撑盒体稳固连接；其次，将仿生腰部件或仿生臀部件放置在支撑盒体上；再次，将带有浇注肌肉层、脂肪层、皮肤层的核心骨骼区放置在支撑盒体的中间处，使得脂肪层框架与支撑盒体的顶面相接触；最后，将仿生臀部件或仿生腰部件放置在支撑盒体上；

f：稳固组件的装配；

针对不同场所，选择适当的稳固组件，并且结合该稳固组件的结构特点，进一步对该稳固组件进行展开，完成稳固组件的装配工作。

其中农，上述步骤b的浇注肌肉层的制备方法，包括以下步骤：

a：倒模腰椎件的制备；

结合仿生腰椎件、软组织层的结构，制备出倒模腰椎件，且倒模腰椎件中椎管完全封堵，且倒模腰椎件中的若干个椎骨件一体成型；

b：倒模肌肉框的制备；

根据倒模腰椎件的结构，确定对称设置的两个倒模肌肉框的基本结构；结合底板、侧板、挡板，确定倒模肌肉框的尺寸；同时根据脂肪层框架，确定倒模肌肉框的凸起弧度，使得浇注肌肉层呈现腰椎处肌肉层的曲线弧度；最终完成倒模肌肉框的制备；

c：装配

根据上述倒模肌肉框、倒模腰椎件的具体结构，使得倒模腰椎件中带有棘突的一侧与两个倒模肌肉框所形成的浇注腔配合，随后将该倒模肌肉框、倒模腰椎件的位置关系进行固定，从而便于下一步骤的进行；

d：浇注

结合已经装配完毕的倒模模具，配合着第一液体硅胶的使用，浇注出肌肉层，完成浇注肌肉层的浇注工作；

e：脱模

待得浇注完成之后，静止一段时间，待浇注肌肉层彻底成型之后，进行脱模工作，将倒模肌肉框、倒模腰椎件给拆分开，使得浇注肌肉层完全脱离。

本发明考虑了人体腰椎的解剖结构和仿生模拟，通过底板和嵌入槽的设计，以及腰椎基座和仿生腰椎件的设置，能够模拟真实病例脊柱的形态和位移。脂肪层框架与仿生腰椎件之间设置有浇注肌肉层、软组织层、神经层、血管层等，实现了较好的人体腰部动态仿真效果，使得脊柱模型更加真实，能够提供更贴近实际的手术操作训练。

模型固定装置包括稳固基座、支撑盒体等部件，能够有效防止整个装置跑偏，提供稳定的操作平台；而配合着底板、侧板、挡板的使用，确保整个仿生脊椎模型的稳固性，避免模型在使用中跑偏或松动的情况，提供医生操作的稳定性和准确性，而其中的侧板、挡板等零部件的设置使得整个装置可灵活拆卸和组装，方便进行模型的维护和更换。

脊柱模型除了模拟腰椎形态外，还设置有皮肤层、脂肪层和其他软组织层，重点是在脂肪层框架设计了浇注肌肉层、软组织层、神经层、血管层等多层结构，以实现对人体腰部不同组织的仿真模拟，使得在进行椎间孔镜手术等操作时，医生能够感知到真实的手术环境和组织特性，提高手术的准确性和安全性。

本发明根据不同的需求，采用了多种材料制作各个零部件，如光敏树脂、AAS注塑、硅胶等，不同的材料能够模拟人体不同组织的质地和特性，提高仿真的逼真度；而且，底板、侧板、腰椎基座等部件采用连接凹槽、螺纹孔和尼龙螺丝进行连接，方便拆卸和装配。腰椎基座和仿生腰椎件之间的承插设计，以及支撑连接侧板和支撑板的插接设计，增加了构件之间的稳定性和可靠性。

而且，底板的设置以及支撑盒体的设计使得模型能够稳定地固定在操作平台上，方便教学操作和观察。支撑盒体上的仿生腰部件和仿生臀部件与侧板相接触，使得医生在模型操作中能够得到更真实的手感和触觉反馈，且其中的仿生腰部件的装配方式可以模拟不同病例脊柱的实际形态和位移情况，且为医学教学提供高仿真度的模型。

附图说明

图1为本发明的整体三维机构结构示意图；

图2为本发明的整体爆炸结构三维结构示意图；

图3为本发明的部分结构的三维结构示意图；

图4为本发明的核心骨骼区的爆炸三维结构示意图；

图5为本发明的核心骨骼区的部分结构三维结构示意图；

图6为本发明的核心骨骼区的部分结构的结构示意图；

图7为本发明与脂肪层框架的三维机构结构示意图；

图8为本发明的仿生腰椎件的三维结构示意图；

图9为本发明的稳固组件的三维结构示意图；

图10为本发明的稳固组件的第一视角下的三维结构示意图；

图11为本发明的A处扩大结构的三维结构示意图；

图12为本发明的稳固组件的第二视角下的三维结构示意图；

其中，附图标识为：100、底板；101、嵌入槽；200、腰椎基座；201、承插槽；210、仿生腰椎件；211、承插基座；212、腰椎件；213、销条；300、侧板；301、第一对接槽；302、第二对接槽；400、挡板；500、浇注肌肉层；600、脂肪层框架；601、隔板；602、第一弧槽；603、支撑连接侧板；604、支撑板；610、脂肪层；700、皮肤层；800、模型固定装置；810、稳固基座；811、对接榫槽；820、支撑盒体；830、仿生腰部件；840、仿生臀部件；900、稳固组件；910、稳固座；911、放置槽；912、定位孔；920、导轨基座；921、稳固盘；922、导轨；930、滑动杆；931、滑动柱；940、伸缩杆；950、夹板；960、转动轴；970、转动盘；971、移动弧槽；980、定位柱；981、复位弹簧；982、定位板；983、定位棘齿；984、定位筒；990、定位齿轮。

具体实施方式

实施例一

参见图1至图8所示，一种仿生脊椎模型及其制备方法，包括底板100，底板100设置有腰椎基座200，腰椎基座200上设置有仿生腰椎件210，底板100的左右两侧设置有与底板100配合的侧板300，且底板100的前后两端处设置有与底板100配合的挡板400，且底板100上设置有与仿生腰椎件210配合的浇注肌肉层500，且浇注肌肉层500位于两个侧板300和两个挡板400所围成的空间中。

优选的，底板100上开设有嵌入槽101，且嵌入槽101中设置有腰椎基座200。

仿生腰椎件210包括若干个仿生椎骨件，仿生腰椎件210包括与腰椎基座200承插配合的承插基座211，承插基座211上设置有腰椎件212；

腰椎基座200上设置有与承插基座211的配合的竖向紧固件，且腰椎基座200上水平设置有与承插基座211配合的水平紧固件。

仿生椎骨件设置为6个，且腰椎件212设置为与承插基座211固定连接的第一腰椎或第二腰椎或第三腰椎或第四腰椎或第五腰椎或骶骨，且每一个仿生椎骨件中的承插基座211的高度不同，以此来模拟人体腰椎骨处的曲度。

腰椎基座200呈条状，且腰椎基座200的顶面上开设有与承插基座211配合的承插槽201。

承插基座211的顶面设置有腰椎件212，承插基座211的底面开设有与腰椎基座200配合的螺纹孔；竖向紧固件设置为与承插基座211上的螺纹孔配合的尼龙螺丝；腰椎基座200一侧面上开设有第一销孔，且承插基座211上设置有与第一销孔同轴的第二销孔，水平紧固件设置贯穿第一销孔、第二销孔的销条。

优选的，第一销孔设置为两个，且两个对称设置。

实施例二

与实施例一的基础性结构基本一致，在实施例一的基础上增加脂肪层610、皮肤层700等机构。

其中，两个侧板300之间设置有与挡板400配合的脂肪层框架600，浇注肌肉层500位于脂肪层框架600与仿生腰椎件210之间，且脂肪层框架600中设置有脂肪层610，脂肪层610的外表面上设置有与侧板300配合的皮肤层700。

进一步的，脂肪层框架600包括两个相对设置的隔板601，且隔板601上开设有与浇注肌肉层500配合的第一弧槽602，隔板601顶面曲线贴合人体背部曲线，且隔板601上设置有与侧板300配合的螺纹孔；

两个隔板601之间对称设置有两个支撑连接侧板300，支撑连接侧板300上设置有支撑部，且支撑连接侧板300上设置有用以支撑脂肪层610的支撑板604；

脂肪层610位于由两个隔板601、两个支撑连接侧板300围成脂肪层框架600之间。

优选的，进一步加强支撑板604的支撑效果，支撑板604与支撑连接侧板300之间设置有若干组加强板。

进一步的，为了加强各个结构的关联，底板100上开设有若干个与挡板400、侧板300、腰椎基座200配合的拼接槽，拼接槽中设置有与挡板400、侧板300、腰椎基座200配合的螺纹孔，且侧板300开设有与挡板400、脂肪层框架600配合的螺纹孔，螺纹孔中均设置有尼龙螺丝；

侧板300上开设有与挡板400配合的第一对接槽301，且侧板300上开设有与脂肪层框架600配合的第二对接槽302，且的脂肪层框架600上开设有与侧板300配合的螺纹孔。

实施例三

与实施例一的基础性结构基本一致，在实施例一的基础上增加软组织层、血管层、神经层等机构。

仿生腰椎件210设置有软组织层，且仿生腰椎件210上设置有与软组织层配合的血管层，且仿生腰椎件210中设置有与软组织层配合的神经层，且浇注肌肉层500中开设有与仿生腰椎件210、软组织层、血管层、神经层配合的腰椎腔，肌肉层的上表面与脂肪层610的下表面相贴合，且脂肪层610的上表面与皮肤层700的下表面相贴合。

具体的，软组织层包括设置在相邻两个仿生椎骨件之间的椎间盘，若干个仿生椎骨件的棘突上设置有棘上韧带，以及设置在仿生腰椎的黄韧带；血管层包括设置在仿生腰椎件210上的腰静脉、腰动脉，仿生腰椎件210上设置有下腔静脉，仿生腰椎件210上设置有骼总动脉、骼内动脉；神经层包括设置在仿生腰椎的椎管中的脊髓、神经根、马尾神经。

具体的，通过硅胶等材料分别对人体中的椎间盘、棘上韧带、腰静脉、脊髓等软组织、血管、神经等结构进行仿制，根据各个结构的构造特点，利用硅胶等材质做成设置为胶管、胶块等结构以此来达到仿生的目的。

实施例四

与实施例二的基础性结构基本一致，在实施例二的基础上增加模型固定装置800，使得由仿生腰椎件210、肌肉层、脂肪层610等组成的核心骨骼区进行固定。

底板100的外周围设置有模型固定装置800，且模型固定装置800包括稳固基座810，且稳固基座810设置有支撑盒体820，且支撑盒体820的顶底两端完全开口，支撑盒体820的顶面两侧分别设置有与侧板300相接触的仿生腰部件830、仿生臀部件840，且脂肪层框架600与支撑盒体820相接触。

优选的，稳固基座810开设有与支撑盒体820配合的对接榫槽811。

优选的，稳固基座810位于底板100的正下方处，且底板100悬空设置在支撑盒体820中。

进一步的，稳固基座810顶面中心处开设有收集槽，且支撑盒体820的与仿生腰部件830同侧的一面上开设有出入槽口，进而便于对悬空设置的核心骨骼区放置传感器。

实施例五

与实施例一至四的基础性结构基本一致，在实施例一至四的基础上增加用以防止整个装置跑偏的稳固组件900，且优选提供了几种稳固组件900的结构设计。

模型固定装置800上设置有用以防止整个装置跑偏的稳固组件900。

参见图9-图12，稳固组件900包括稳固座910，且稳固座910顶面开设有与稳固基座810间隙配合的放置槽911，稳固座910设置有稳固腔，且稳固腔中设置有导轨基座920，且导轨基座920包括与稳固座910固定的稳固盘921，且稳固盘921沿稳固盘921的周向方向均匀设置有四个导轨922，且导轨922中设置有贯穿稳固座910的滑动杆930，且滑动杆930设置有伸缩杆940，且伸缩杆940的伸缩端处设置有夹板950；

稳固盘921转动连接有与稳固盘921轴线共线的转动轴960，且转动轴960同轴设置有转动盘970，且转动盘970沿转动盘970的周向方向均匀开设有移动弧槽971，且滑动杆930上设置有与移动弧槽971滑动配合的滑动柱931，转动轴960同轴设置有定位齿轮990；

稳固座910上顶面开设有定位孔912，且定位孔912中设置有定位柱980，且稳固腔中设置有复位弹簧981，且定位柱980设置有与复位弹簧981配合的定位板982，且定位柱980一端设置有定位棘齿983，且稳固腔中设置有与定位柱980配合的定位筒984。

进一步的，稳固组件900包括沿稳固基座810的外周围均匀设置的稳固块，且稳固块开设有稳固槽，且稳固槽中设置有稳固柱，且固定柱上设置有绑扎松紧带。

进一步的，稳固组件900包括绑扎带，且绑扎带的两端处设置有锁紧件，且锁紧件上设置有锁紧轴，且稳固基座810上设置有与锁紧轴配合的锁紧槽，且锁紧槽中设置有贯穿锁紧轴的连接轴。

本申请通过不同的稳固组件900实现对装置的稳定固定，从而有效保持装置的稳定性和可靠性。以下是上述方案中所阐述的稳固组件900900的技术优势和工作原理：

在第一方案中，稳固组件900是稳固座910。该稳固座910具有放置槽911和稳固腔，用于提供稳定的支撑和固定装置。导轨基座920包括稳固盘921和导轨922，稳固盘921上有四个导轨922，滑动杆930通过导轨922与稳固座910连接，伸缩杆940上的夹板950可以夹紧装置。转动轴960通过转动盘970与稳固盘921连接，滑动杆930上的滑动柱931与移动弧槽971相配合，实现控制滑动杆930在导轨922移动的目的。定位柱980和定位板982的配合可以提供稳固座910的定位。通过这些结构，稳固座910能够提供多种场景下对模型固定装置800的固定和调整，以适应不同稳固需求。

在第二方案中，稳固组件900是稳固块。稳固块通过稳固槽与稳固基座810810连接，稳固柱在稳固槽中提供固定点的支撑。通过绑扎松紧带的调节，稳固块可以紧固在稳固基座810上，从而稳定装置的位置和姿态。该方案简单实用，安装方便，适用于较为简单的固定需求。

在第三方案中，稳固组件900是绑扎带。绑扎带通过锁紧件和锁紧轴实现装置的固定。锁紧槽和连接轴配合使得绑扎带能够固定在稳固基座810上。通过调节锁紧件，可以实现绑扎带的锁紧和解锁，从而固定或释放装置。该方案简单易行，适用于需要快速安装和拆卸的情况。

本实施例还提供了一种仿生脊椎模型的制备方法，包括以下步骤：

a：核心骨骼区的装配；

首先，根据仿生腰椎件210和腰椎基座200的结构，完成两者的装配；随后，将软组织层、血管层、神经层粘合在仿生腰椎件210上；最后，完成底板100、侧板300、挡板400的安装；

b：浇注肌肉层的放置；

将已经脱模完毕的浇注肌肉层500缓慢放置在底板100、侧板300以及挡板400所围成空腔中；

c：脂肪层的放置；

首先，在浇注肌肉层500上表面涂刷硅凝胶水；其次，利用侧板300上第二对接槽302将带有脂肪层框架600的脂肪层框架600缓慢放置在挡板400上表面；最后，利用尼龙螺丝加强脂肪层框架600与侧板300的连接关系；

具体的，按照第一腰椎至骶骨的循序，依次排布好带有承插基座211的腰椎件212，按照循序，依次将上述带有承插基座211的腰椎件212承插在腰椎基座200的承插槽201中；随后，将销条贯穿腰椎基座200上的第一销孔、第二销孔，完成仿生腰椎件210与腰椎基座200的装配；随后，将已经制备完毕的神经层、血管层以及软组织层均采用胶黏的方式设置在仿生腰椎件210上；

随后，先将核心骨骼区中的腰椎基座200放置在底板100的嵌入槽101中，并且利用尼龙螺丝对两者的连接关系进行加固；最后，根据上述对底板100、侧板300以及挡板400位置的表述，利用尼龙螺丝对底板100、侧板300以及挡板400进行组装；

其中，值得注意的是，第一腰椎、第二腰椎、第三腰椎、第四腰椎、第五腰椎、骶骨这些统称为腰椎件212，且仿生腰椎件210与腰椎基座200、神经层、血管层以及软组织层、再结合底板100、侧板300等结构共同构成该模型的核心骨骼区；

d：皮肤层的放置；

首先，在浇注脂肪层610上表面涂刷硅凝胶水；最后，将皮肤层700缓慢贴合在脂肪层610的上表面；

e：模型固定装置的装配

首先，水平放置稳固基座810，随后，将支撑盒体820放置在稳固基座810上，利用对接榫槽811与支撑盒体820稳固连接；其次，将仿生腰部件830或仿生臀部件840放置在支撑盒体820上；再次，将带有浇注肌肉层500、脂肪层610、皮肤层700的核心骨骼区放置在支撑盒体820的中间处，使得脂肪层框架600与支撑盒体820的顶面相接触；最后，将仿生臀部件840或仿生腰部件830放置在支撑盒体820上；

f：稳固组件的装配；

针对不同场所，选择适当的稳固组件900，并且结合该稳固组件900的结构特点，进一步对该稳固组件900进行展开，完成稳固组件的装配工作。

本实施例还提供了一种仿生脊椎模型的制备方法，还包括以下步骤：

A、构建3D结构图，制备各零部件；

根据人体腰椎图像建立3D解剖结构图，分离解析人体腰椎局部结构内的器官与组织，同比例构建3D结构图，依据建立的3D结构图，采用不同材料分别制备各零部件；

A1:仿生腰椎件210、腰椎基座200的制备；

根据已建立的3D结构图，利用3D打印技术，采用光敏材料对第一腰椎至骶骨分别进行打印，且将要六个承插基座211211分别与相对应的腰椎骨一体成型，并且预留好销孔以及螺纹孔；

根据已建立的3D结构图，采用3D打印技术，采用光敏材料对腰椎基座200200进行打印，并且预留好销槽以及连接凹槽；

根据已经预留好的销槽、销孔，选择适当的销条；

A2:神经层、血管层、软组织层的制备；

根据已建立的3D结构图，采用瓜尔胶对每一根腰椎主神经进行制备，随后将其组合形成腰椎神经束；

根据已建立的3D结构图，采用硅胶对每一根腰椎血管进行制备，随后根据实际需求，将多根腰椎血管组进行组合；

根据已建立的3D结构图，采用硅胶对腰椎部分各个软组织层进行制备，包括但不限于棘上韧带、关节凸；

A3:浇注肌肉层500的制备；

该制备方法与浇注肌肉层500的制备方法的内容基本一致，这里不进行过多阐述，下文会详细介绍。

A4:脂肪层610的制备；

根据已建立的3D结构图，确定好脂肪层框架600；

随后，根据脂肪层框架600的具体结构，确定好位于脂肪层框架600正下方处的脂肪顶座，且脂肪顶座的顶面与脂肪层框架600相贴合，特别注意的是脂肪顶座呈现腰椎处肌肉层的曲线弧度的凸起部分；

随后，根据脂肪层框架600的具体结构，确定好位于脂肪层框架600正上方处的脂肪层610扣盖，且脂肪层610扣盖与脂肪顶座配合，特别注意的是脂肪层610扣盖两侧面上开设有贴合人体腰部曲线的弧槽；

随后，先将脂肪顶座水平放置在底端处，随即将脂肪层框架600放置在脂肪顶座上，最后将脂肪层610扣盖放置在脂肪顶座上，并且将该脂肪层610扣盖与脂肪层框架600相接触，完成脂肪层610模具的安装；

配备着第二液体硅胶的使用，浇注出脂肪层610，完成脂肪层610的浇注工作；

待其彻底成型之后，进行脱模工作；

最后，对浇注出的脂肪层610进行精修，从而最终完成对浇注肌肉层500的制备，取放时，值得注意是，将该脂肪层610运输时，脂肪层610与脂肪层框架600一起进行搬运，以此来确保脂肪层610的完整性；

A5:皮肤层的制备；

根据已建立的3D结构图，确定好皮肤层700模具盒，且皮肤层700模具盒中设置有贴合人体腰部曲线的弧槽；

根据已建立的3D结构图，确定好皮肤层700模具盖，确定好皮肤层700模具盖上设置有贴合人体腰部曲线的凸起，且该凸起与弧槽配合，且皮肤层700模具盖设置有注胶口；

随后，皮肤层700模具盒水平放置，随即将皮肤层700模具盖放置在皮肤层700模具盒上，完成皮肤层700模具的安装；

配备着第三液体硅胶的使用，浇注出皮肤层700，完成皮肤层700的浇注工作；

待其彻底成型之后，进行脱模工作；

最后，对浇注出的皮肤层700进行精修，从而最终完成对皮肤层700的制备；

A6:底板100、侧板300、挡板400、脂肪层框架600、模型稳固组件900等零部件的制备；

根据各零部件的结构设置，均采用AAS注塑完成；

随后对各零部件进行精修工作，最终完成各个零部件的制备；

具体的，仿生腰椎件210、腰椎基座200均采用光敏树脂制作，且底板100、侧板300、挡板400、脂肪层框架600均采用AAS注塑制作；软组织层采用硅胶制作，神经层采用瓜尔胶制作，血管层采用硅胶制作，浇注肌肉层500采用第一液体硅胶制作，脂肪层610采用第二液体硅胶制作，皮肤层700采用第三液体硅胶制作；模型稳固组件900均采用AAS注塑制作。

为了进一步达到对神经层、软组织层棘上韧带等、血管层、肌肉层、脂肪层610、皮肤层700的不同质地的仿真程度呈现的目的，上述四种结构分别采用不同的类型、不同规格的材料制作。

一种浇注肌肉层的制备方法，同上述的浇注肌肉层500的制备方法，包括以下步骤：

a：倒模腰椎件的制备；

结合仿生腰椎件210、软组织层的结构，制备出倒模腰椎件，且倒模腰椎件中椎管完全封堵，且倒模腰椎件中的若干个椎骨件一体成型；

优选的，结合血管层、神经层等结构，倒模腰椎件上设置有用以仿制血管、神经的仿制部；

根据已建立的3D结构图，利用3D打印技术采用光敏材料打印出倒模腰椎；b：倒模肌肉框的制备；

根据倒模腰椎件的结构，确定对称设置的两个倒模肌肉框的基本结构；结合底板100、侧板300、挡板400，确定倒模肌肉框的尺寸；同时根据脂肪层框架600，确定倒模肌肉框的凸起弧度，使得浇注肌肉层500呈现腰椎处肌肉层的曲线弧度；最终完成倒模肌肉框的制备；

c：装配

根据上述倒模肌肉框、倒模腰椎件的具体结构，使得倒模腰椎件中带有棘突的一侧与两个倒模肌肉框所形成的浇注腔配合，随后将该倒模肌肉框、倒模腰椎件的位置关系进行固定，从而便于下一步骤的进行；

d：浇注

结合已经装配完毕的倒模模具，配合着第一液体硅胶的使用，浇注出肌肉层，完成浇注肌肉层500的浇注工作；

e：脱模

待得浇注完成之后，静止一段时间，待浇注肌肉层500彻底成型之后，进行脱模工作，将倒模肌肉框、倒模腰椎件给拆分开，使得浇注肌肉层500完全脱离；最后，对浇注出的肌肉层进行精修，从而最终完成对浇注肌肉层500的制备。

本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿生脊椎模型，其特征在于：包括底板(100)，所述底板(100)设置有腰椎基座(200)，所述腰椎基座(200)上设置有仿生腰椎件(210)，所述底板(100)的左右两侧设置有与所述底板(100)配合的侧板(300)，且所述底板(100)的前后两端处设置有与所述底板(100)配合的挡板(400)，且所述底板(100)上设置有与所述仿生腰椎件(210)配合的浇注肌肉层(500)，且所述浇注肌肉层(500)位于两个所述侧板(300)和两个所述挡板(400)所围成的空间中。

2.如权利要求1所述的一种仿生脊椎模型，其特征在于：所述仿生腰椎件(210)包括若干个仿生椎骨件，所述仿生腰椎件(210)包括与所述腰椎基座(200)承插配合的承插基座(211)，所述承插基座(211)上设置有腰椎件(212)；

所述腰椎基座(200)上设置有与承插基座(211)的配合的竖向紧固件，且所述腰椎基座(200)上水平设置有与承插基座(211)配合的水平紧固件。

3.如权利要求1所述的一种仿生脊椎模型，其特征在于：两个所述侧板(300)之间设置有与所述挡板(400)配合的脂肪层框架(600)，所述浇注肌肉层(500)位于所述脂肪层框架(600)与所述仿生腰椎件(210)之间，且所述脂肪层框架(600)中设置有脂肪层(610)，所述脂肪层(610)的外表面上设置有与所述侧板(300)配合的皮肤层(700)。

4.如权利要求3所述的一种仿生脊椎模型，其特征在于：所述脂肪层框架(600)包括两个相对设置的隔板(601)，且所述隔板(601)上开设有与所述浇注肌肉层(500)配合的第一弧槽(602)，所述隔板(601)顶面曲线贴合人体背部曲线，且所述隔板(601)上设置有与所述侧板(300)配合的螺纹孔；

两个隔板(601)之间对称设置有两个支撑连接侧板(300)，所述支撑连接侧板(300)上设置有支撑部，且所述支撑连接侧板(300)上设置有用以支撑所述脂肪层(610)的支撑板(604)；

所述脂肪层(610)位于由两个所述隔板(601)、两个所述支撑连接侧板(300)围成脂肪层框架(600)之间。

5.如权利要求3所述的一种仿生脊椎模型，其特征在于：所述底板(100)上开设有若干个与所述挡板(400)、所述侧板(300)、所述腰椎基座(200)配合的拼接槽，所述拼接槽中设置有与所述挡板(400)、所述侧板(300)、所述腰椎基座(200)配合的螺纹孔，且所述侧板(300)开设有与所述挡板(400)、所述脂肪层框架(600)配合的螺纹孔，所述螺纹孔中均设置有尼龙螺丝；

所述侧板(300)上开设有与所述挡板(400)配合的第一对接槽(301)，且所述侧板(300)上开设有与所述脂肪层框架(600)配合的第二对接槽(302)，且所述的脂肪层框架(600)上开设有与侧板(300)配合的螺纹孔。

6.如权利要求3所述的一种仿生脊椎模型，其特征在于：所述仿生腰椎件(210)设置有软组织层，且所述仿生腰椎件(210)上设置有与所述软组织层配合的血管层，且所述仿生腰椎件(210)中设置有与所述软组织层配合的神经层，且所述浇注肌肉层(500)中开设有与所述仿生腰椎件(210)、所述软组织层、所述血管层、所述神经层配合的腰椎腔，所述肌肉层的上表面与所述脂肪层(610)的下表面相贴合，且所述脂肪层(610)的上表面与所述皮肤层(700)的下表面相贴合。

7.如权利要求3所述的一种仿生脊椎模型，其特征在于：所述底板(100)的外周围设置有模型固定装置(800)，且所述模型固定装置(800)包括稳固基座(810)，且所述稳固基座(810)上设置有支撑盒体(820)，且所述支撑盒体(820)的顶底两端完全开口，所述支撑盒体(820)的顶面两侧分别设置有与所述侧板(300)相接触的仿生腰部件(830)、仿生臀部件(840)，且所述脂肪层框架(600)与所述支撑盒体(820)相接触。

8.如权利要求7所述的一种仿生脊椎模型，其特征在于：所述模型固定装置(800)上设置有用以防止整个装置跑偏的稳固组件(900)；

所述稳固组件(900)包括稳固座(910)，且所述稳固座(910)顶面开设有与所述稳固基座(810)间隙配合的放置槽(911)，所述稳固座(910)设置有稳固腔，且所述稳固腔中设置有导轨基座(920)，且所述导轨基座(920)包括与所述稳固座(910)固定的稳固盘(921)，且所述稳固盘(921)沿所述稳固盘(921)的周向方向均匀设置有四个导轨(922)，且所述导轨(922)中设置有贯穿所述稳固座(910)的滑动杆(930)，且所述滑动杆(930)设置有伸缩杆(940)，且所述伸缩杆(940)的伸缩端处设置有夹板(950)；

所述稳固盘(921)转动连接有与所述稳固盘(921)轴线共线的转动轴(960)，且所述转动轴(960)同轴设置有转动盘(970)，且所述转动盘(970)沿所述转动盘(970)的周向方向均匀开设有移动弧槽(971)，且所述滑动杆(930)上设置有与移动弧槽(971)滑动配合的滑动柱(931)，所述转动轴(960)同轴设置有定位齿轮(990)；

所述稳固座(910)上顶面开设有定位孔(912)，且所述定位孔(912)中设置有定位柱(980)，且所述稳固腔中设置有复位弹簧(981)，且所述定位柱(980)设置有与复位弹簧(981)配合的定位板(982)，且所述定位柱(980)一端设置有定位棘齿(983)，且所述稳固腔中设置有与所述定位柱(980)配合的定位筒(984)。

9.如权利要求1所述的一种仿生脊椎模型的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a：核心骨骼区的装配；

首先，根据仿生腰椎件(210)和腰椎基座(200)的结构，完成两者的装配；随后，将软组织层、血管层、神经层粘合在仿生腰椎件(210)上；最后，完成底板(100)、侧板(300)、挡板(400)的安装；

b：浇注肌肉层的放置；

将已经脱模完毕的浇注肌肉层(500)缓慢放置在底板(100)、侧板(300)以及挡板(400)所围成空腔中；

c：脂肪层的放置；

首先，在浇注肌肉层(500)上表面涂刷硅凝胶水；其次，利用侧板(300)上第二对接槽(302)将带有脂肪层框架(600)的脂肪层框架(600)缓慢放置在挡板(400)上表面；最后，利用尼龙螺丝加强脂肪层框架(600)与侧板(300)的连接关系；

d：皮肤层的放置；

首先，在浇注脂肪层(610)上表面涂刷硅凝胶水；最后，将皮肤层(700)缓慢贴合在脂肪层(610)的上表面；

e：模型固定装置的装配

首先，水平放置稳固基座(810)，随后，将支撑盒体(820)放置在稳固基座(810)上，利用对接榫槽(811)与支撑盒体(820)稳固连接；其次，将仿生腰部件(830)或仿生臀部件(840)放置在支撑盒体(820)上；再次，将带有浇注肌肉层(500)、脂肪层(610)、皮肤层(700)的核心骨骼区放置在支撑盒体(820)的中间处，使得脂肪层框架(600)与支撑盒体(820)的顶面相接触；最后，将仿生臀部件(840)或仿生腰部件(830)放置在支撑盒体(820)上；

f：稳固组件的装配；

针对不同场所，选择适当的稳固组件(900)，并且结合该稳固组件(900)的结构特点，进一步对该稳固组件(900)进行展开，完成稳固组件的装配工作。

10.如权利要求1所述的一种浇注肌肉层(500)的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a：倒模腰椎件的制备；

结合仿生腰椎件(210)、软组织层的结构，制备出倒模腰椎件，且倒模腰椎件中椎管完全封堵，且倒模腰椎件中的若干个椎骨件一体成型；

b：倒模肌肉框的制备；

根据倒模腰椎件的结构，确定对称设置的两个倒模肌肉框的基本结构；结合底板(100)、侧板(300)、挡板(400)，确定倒模肌肉框的尺寸；同时根据脂肪层框架(600)，确定倒模肌肉框的凸起弧度，使得浇注肌肉层(500)呈现腰椎处肌肉层的曲线弧度；最终完成倒模肌肉框的制备；

c：装配

根据上述倒模肌肉框、倒模腰椎件的具体结构，使得倒模腰椎件中带有棘突的一侧与两个倒模肌肉框所形成的浇注腔配合，随后将该倒模肌肉框、倒模腰椎件的位置关系进行固定，从而便于下一步骤的进行；

d：浇注

结合已经装配完毕的倒模模具，配合着第一液体硅胶的使用，浇注出肌肉层，完成浇注肌肉层(500)的浇注工作；

e：脱模

待得浇注完成之后，静止一段时间，待浇注肌肉层(500)彻底成型之后，进行脱模工作，将倒模肌肉框、倒模腰椎件给拆分开，使得浇注肌肉层(500)完全脱离。