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德为全脑硅胶血管模型：技术赋能DSA血管造影研究
发布时间：
2025-06-26 11:09
脑血管疾病对全球死亡率和长期残疾的贡献巨大（Vaduganathan等，2022）。近年来，得益于医学和成像技术的进步，颅内动脉（IA）疾病，如颅内动脉狭窄（ICAS）、大脑中动脉闭塞（MCAO）和颅内动脉瘤的死亡率有所下降（Hess，2018）。
在这些技术中，数字减影血管造影（DSA）作为一种成像方式，通过捕捉一系列图像来可视化造影剂在血管中的流动，通常持续3到15秒，采样率为每秒3到5帧（Jin等，2020）。DSA通过减去对比前的图像，有效去除了骨骼结构，从而增强了充满造影剂的血管的可见性。
由于其固有的优越空间和时间分辨率，DSA在计算机断层血管造影（CTA）和磁共振血管造影（MRA）可能无法提供明确诊断的情况下，能够准确揭示病变的细节（Hess，2018）。因此，DSA被普遍认为是研究病变血管结构、解读动脉供血动态以及指导血管内介入的黄金标准（Shaban等，2022）。
颅脑正位、侧位DSA显像图
技术及研发背景
随着硅胶血管打印技术的持续发展，借助复杂的血管模型可获得更为丰富和多维度的血管空间结构特征及血流动力学信息，对深入理解脑血管疾病和指导临床诊疗决策具有重要意义｡
德为医疗面对这一需求，经过不断探索，研发出了专用于DSA图像测试的全脑硅胶血管模型，该产品涵盖3D全脑硅胶血管模型、注射泵及循环泵，产品由按照1:1真实血管比例精准3D打印，真实还原脑血管细微结构，使用高科技材料制作介入手适用的病灶血管段，单侧增加血管瘤、狭窄病变，高度还原血管触感，全仿真脑内部动态环境，全脑血管模型外界循环泵，可实现每个脑血管分支有流动，可用于耗材产品测试、弹簧圈栓塞手术、取栓手术等多种场景，极大提升测试效率、降低研发成本。
在脑血管DSA诊断中，造影剂的注射流速、分布状态直接影响影像质量与诊断准确性。临床研究表明，当造影剂注射速度低于5ml/s 时，血管显影不充分，易导致微小病变漏诊；而流速过快（超过8ml/s）则可能引发涡流，造成影像伪影。此外，造影剂在血管内的浓度梯度分布需与人体真实血流动力学匹配，才能还原真实病理状态下的血管影像。
造影剂注射速率4.0mL/s，3.5mL/s，3mL/s，2.5mL/s实验组下腔静脉右心房入口轴位像CTV图
德为医疗DSA全脑硅胶血管模型
DSA全脑硅胶血管模型针对造影剂应用难点，实现三大技术突破：
精准流速控制：
高精度注射泵支持0.1-8ml/s的宽范围流速调节，实测在标准注射速度下，造影剂均匀充盈半侧脑血管区域时间与临床实际造影时间窗高度吻合。
动态浓度模拟：
通过循环泵与注射泵的协同控制，模型可模拟造影剂在血管内的稀释过程。经测试，在11L/min的循环流速下，造影剂浓度衰减曲线与人体实测数据高度相似，真实还原造影剂随血流扩散、代谢的全过程。
影像级细节呈现：
1:1复刻的脑血管结构（误差≤0.1mm）确保造影剂在微小分支血管内的流动路径与人体一致。在DSA影像测试中,豆纹动脉、脉络膜前动脉等二级分支血管显影清晰度满足临床对细微病变观察的需求。
模块拆解分析
- 精准流量模拟，复刻人体真实循环
为匹配人体脑血管真实流量，模型搭载高精度注射泵，其具备双重关键作用。一方面，通过精密的机械与算法控制，可实现稳定流速，确保流体在血管分支中的流动特性与人体高度一致，无论是动脉血流的脉冲式冲击，还是静脉回流的平稳状态，都能精准复现，为DSA影像测试与手术模拟提供可靠数据基础。
另一方面，在DSA检查中，造影剂的合理使用至关重要。临床研究表明，当单位时间内造影剂注入量超过安全阈值，患者出现造影剂肾病、过敏反应等中毒症状的风险显著提升。此注射泵支持0.1-5ml/min的精确流量调节，可实时动态控制进入血管的水量与造影剂比例，达成精准平衡。经模拟测试，在标准造影流程下，通过注射泵的精准调控，模型内造影剂浓度波动范围可控制在±3%以内，有效避免造影剂堆积产生的副作用，帮助医护人员在模拟训练中掌握造影剂的安全使用策略，降低真实手术中的风险。
- 智能补水系统，保障长效循环
针对远距离控制注射泵可能导致的水箱水位下降问题，研发团队创新设计自动补水装置。该装置可实时监测水箱液位，当水位低于阈值时，自动启动补水泵从储水单元抽水，确保循环系统可持续运行长达1小时。更可根据客户需求定制超长续航方案，满足长时间手术模拟与复杂实验的严苛要求。
- 独立废水循环，杜绝交叉污染
为避免流出的废水回流污染原水箱，模型采用外接废水收集水箱设计。实验过程中，使用后的流体将直接排入独立废水箱，通过单向阀与管道系统实现零回流，有效保障原水箱水质纯净，确保每次模拟实验的准确性与可靠性。
关键词：
微创介入,医学模拟,医疗器械测试,脑血管,DSA,数字减影血管造影,硅胶血管模型,3d打印,造影剂
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