构建经济耐用、中等保真度的超声引导神经阻滞训练用弹道凝胶模型

因此，我们利用最新的技术，如计算机辅助设计和3D打印，使用相对低成本的材料制作定制的、耐用的超声引导神经阻滞训练模型。通过这一方法，我们探讨了神经阻滞训练模型在耐用性和成本效益方面的问题，同时最大限度地提高了这些训练模型的真实性与可及性。目前，医学教育工作者和模拟培训中心要么需花费数千美元购买实体操作用的神经阻滞训练模型，要么为了节省成本而使用易腐烂、易变质的材料。

我们的神经阻滞训练模型采用经济实惠的材料制成，使用寿命可达数月甚至数年，同时在解剖结构模拟的准确性上优于其他低成本模拟器。以往自制神经阻滞训练模型的尝试通常使用易腐材料，如动物肉类，容易快速变质，或自制明胶，即使冷藏数周后也会发霉。我们的训练模型仅需极少维护即可使用多年，成本仅为商用训练模型的一小部分。

我们正在致力于为手术室和急诊室内的多种其他操作开发这些神经阻滞训练模型。此外，我们正在结合多种软件选项使用红外追踪技术，记录医生执行这些操作时的各项指标，以便分析结果，并尝试将这些指标与临床表现进行关联。为了制备超声模拟体模，应由熟悉神经阻滞操作的医生从健康志愿者身上获取参考超声图像，并确保该图像为适用于麻醉注射的神经或组织平面的横向视图。

打开计算机辅助设计软件，点击“Solid”，然后选择“Insert”和“Canvas”，以从具有已知尺寸的超声图像创建一个平面画布。选择文件后，点击“XY plane”。将图像拖入X Y空间，并按已知的单位长度进行缩放。

接下来，单击“Solid”，然后选择“Create Sketch”。接着单击 XY 平面，并选择两点矩形工具，在图像的指定区域上创建一个长方体。将矩形拖动至目标区域，并在关闭后通过长度或宽度输入框对其进行调整。

按 Enter 键，然后单击完成草图。单击矩形，然后选择实体和拉伸。将矩形拖动到所需高度，闭合后在高度框中进行微调，然后按 Enter 键。

要在棱柱上方创建另一个草图，请单击矩形棱柱的顶部，然后点击“创建草图”。接着依次点击“创建”和“草图”，使用修改工具箱绘制所需的解剖结构及外层矩形棱柱的内边缘。确保画布在棱柱后方可见。

如有需要，可通过显示设置调整画布。完成模型截面草图后，单击“完成草图”。要从草图创建内部棱柱体，请单击草图中的形状，然后选择“实体”和“拉伸”。

将图形拖回长方体中至所需长度。选择操作为“新建实体”，然后按回车键。要查看此新对象，请点击“实体”选项。

然后单击新主体名称旁边的 I 符号，以关闭其他对象的可见性。接着，单击 Bodies，再单击除要导出的主体外所有其他主体旁边的 I 符号，以单独导出每个主体用于 3D 打印。单击 File，然后选择 Export。

选择类型为 stl 文件，然后按 Enter 键。在与 3D 打印机兼容的切片软件中打开该 STL 文件。使用“放置到表面”按钮，将模型定位在打印平台上。

确保模型底部与打印平台接触。然后在打印设置中选择 0.2 毫米速度。在耗材中选择通用 PLA，在打印机中选择所需的打印机。

在“支撑”菜单中，选择“全部区域”。将填充率设为 15%，并选择“边缘”以提高打印稳定性。然后点击“立即切片”。

将G代码文件导出至SD卡。将该卡插入3D打印机，使用聚乳酸（polylactic acid）丝材打印文件。将打印完成的模型粘接至无盖的有机玻璃容器底部。

然后根据制造商的说明，将模型浸入快速固化的硅橡胶中。待硅橡胶固化后，取下硬塑料模型和有机玻璃外壳，留下所需组织层的硅胶模具以及用于基础凝胶灌注的容器。首先，在与3D打印机兼容的切片软件中打开模拟骨骼的STL文件。

然后使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）线材进行3D打印仿生骨骼。将80%丙烯酸和20%羊毛纱线浸入装满超声耦合凝胶的塑料杯中。将杯子放入1个大气压的压力舱内。

使用单级真空泵，反复建立并释放腔室内的压力，直至超声耦合剂中的所有气泡被完全去除。将弹道凝胶和染料放入对流烘箱中加热，并间歇性搅拌，直至液体温度达到132摄氏度。每千克弹道凝胶加入约4.5克细颗粒面粉，加入液态弹道凝胶中，并搅拌混合物。

将凝胶放入烘箱中，间歇搅拌20分钟，以确保混合均匀。根据需要添加额外的透明 ballistic 胶或染料，调整混合物颜色以模拟人体组织。将不同直径的实心钢棒插入可重复使用的硅胶模具的指定位置，以在超声体模中形成代表血管的通道。

将含有悬浮花瓣颗粒的彩色弹道凝胶倒入模具中，使其冷却。冷却后，从模具中取出金属棒和最终的弹道凝胶组织层。对于含有模拟血管的组织层，将组织层的一侧浸入液态弹道凝胶中，然后使其冷却。

然后将这些组织层竖直放置，使用连接在注射器上的针头，向每条血管内注入模拟血液。接着，使用液态弹道凝胶覆盖剩余的血管开口，并完全密封每条充满液体的血管。为组装模型，需在每个组件表面涂抹超声耦合凝胶。

将包埋好的模型插入弹道凝胶棱镜中，并正确放置3D打印的骨骼或纱线状神经。然后通过将模型两侧浸入装有液态弹道凝胶的平底锅中以密封模型。使用热风枪使模型边缘平滑，去除气泡和瑕疵。

最后，将 ballistic gel 倒在已覆盖一层薄 ultrasound gel 的密封模型上，以防止新浇注的皮肤层与现有模型之间发生粘连。