[發明專利]一種基于等離子電暈法制備高度光滑和透明主動脈根部的方法

有效

• 申請號: 201910174093.2
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109674558B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉趙淼;楊剛;李夢麒;趙圣偉;逄燕
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F30/00
• 分類號: G06F30/00;A61F2/06;B29C64/118;B29C39/10;B29C71/04;B29C39/42
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種基于等離子電暈法制備高度光滑和透明主動脈根部的方法，屬于心血管模型制備領域。本發明通過對主動脈根部進行乙醇水溶液光滑處理和覆蓋第一層PDMS,修正模型存在的拉絲、分層等缺陷。利用等離子電暈處理使第一層PDMS的潤濕性由疏水親油改性為親水疏油，保證二次澆筑的第二層PDMS不溶于第一層PDMS。水浴溶解主動脈根部陽模后去掉第一層PDMS，獲取以第二層PDMS成型的高度光滑和透明主動脈根部PDMS模型。本發明制備的主動脈瓣模型可應用于主動脈瓣血流動力學的PIV實驗研究，也可作為醫學教學模型。

技術領域

本發明涉及一種制備高度光滑、透明主動脈根部的方法，屬于心血管模型技術領域。

背景技術

心臟瓣膜疾病是我國發病率較高的心血管疾病之一，每年約20萬人進行主動脈瓣置換術。主動脈瓣位于壓力負荷較大的左心室和升主動脈之間，容易發生主動脈瓣狹窄和關閉不全等心臟瓣膜疾病。主動脈瓣病變后將導致主動脈根部中血液流動情況和瓣葉受力發生變化。

粒子圖像測速(Particle Image velocimetry,PIV)是研究主動脈瓣病變后主動脈根部中血液流動狀況的先進技術，該技術通過激光片光源激發均勻布撒在主動脈根部內流動流體中的示蹤粒子，利用電子耦合器(Charge Coupled Device,CCD)相機記錄示蹤粒子運動的相鄰兩幅圖像，經過計算機后處理獲取主動脈瓣病變后的血液流場。但是，PIV技術要求主動脈根部模型擁有高透明度，使CCD相機能夠拍攝主動脈根部內的流體流動情況。此外，PIV技術要求主動脈根部壁面高度光滑，避免激光片光源激發示蹤粒子后產生多次折射燒毀CCD相機。因此,制備高度光滑和透明的主動脈根部成為利用PIV技術研究主動脈瓣血流動力學的關鍵。

熔融沉積成型技術是3D打印技術的一種，其將熱熔性的絲狀材料加熱融化后逐層堆積成型。該技術由于熱熔性材料種類眾多而得到廣泛應用，如尼龍和聚合物聚乙烯醇(Polymer Volyvinyl Alcohol,PVA)。采用熔融沉積成型技術以PVA為打印材料，可快速打印主動脈根部陽模，再通過聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)澆筑主動脈根部陽模并去除陽模后獲得主動脈根部實驗模型。但是，由于該技術成型方式為逐層堆積，主動脈根部陽模層與層之間容易出現打印分層，且在打印表面形狀突變的主動脈竇和升主動脈時易發生打印材料拉絲和聚集，形成表面粗糙的打印缺陷，導致PDMS澆筑的主動脈根部實驗模型內壁面粗糙和透明度較低。因此，對熔融沉積成型技術打印的主動脈根部模型表面進行處理，獲取高度光滑和透明的主動脈根部實驗模型，對利用PIV技術獲取主動脈瓣病變后主動脈根部內流場至關重要。

等離子電暈法是通過電暈處理器連續釋放電子，電子與空氣相撞擊產生的臭氧與基材表層分子發生氧化作用，產生羰基化合物和過氧化合物，減小水與基材的接觸角，實現基材表面親水疏油，改變基材的潤濕性。此外，放電與空氣作用產生各種等離子粒子，等離子粒子能量與基材表面分子的化學鍵能相近，誘發基材化學鍵斷裂，增大表面粗糙度，改善基材表面附著性。

本發明基于等離子電暈法，創新一種高度光滑和透明的主動脈根部制備方法，解決因熔融沉積成型技術打印的主動脈根部陽模發生拉絲、分層等缺陷，而導致PDMS一次澆筑的主動脈根部光滑度和透明度較低的問題。該方法制備的高度光滑和透明的主動脈根部可應用于主動脈瓣血流動力學的PIV實驗研究，也可作為醫學教學模型，具有一定的科研價值。

發明內容

本發明的目的主要針對因熔融沉積成型技術打印的主動脈根部陽模發生拉絲、分層等缺陷，而導致通過PDMS一次澆筑的主動脈根部實驗模型光滑度和透明度較低的問題，創新一種高度光滑和透明的主動脈根部制備方法，并應用于主動脈瓣血流動力學的PIV實驗研究。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種基于等離子電暈法制備高度光滑和透明主動脈根部的方法，該方法包括以下步驟：

S1、基于CT影像數據3D打印主動脈根部；