病变乳房假体、制备方法及对乳房检测器优化或校对方法

摘要

本发明涉及一种模仿病变乳房的假体及其设计与制备方法、对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法。本发明中的模仿病变乳房的假体，其中该假体包括假体主体以及包含在假体主体内的模拟病灶位点。假体主体由仿人体正常乳腺组织的主体材料形成，并且其具有模仿人体乳房的外形。模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，该物理发热位点由柔性发热器件形成，并且该柔性发热器件具有引线，其中引线一端连接柔性发热器件，任选地另一端从假体主体底部露出。

权利要求

1.一种模仿病变乳房的假体，其特征在于，所述假体包括假体主体，以及包含在假体主体内的模拟病灶位点，其中，所述假体主体由仿人体正常乳腺组织的主体材料形成，并且其具有模仿人体乳房的外形；

所述模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，所述物理发热位点由柔性发热器件形成，并且所述柔性发热器件具有引线，其中所述引线一端连接柔性发热器件，任选地另一端从所述假体主体底部露出，所述化学改性位点为对所述主体材料经过化学改性得到。

2.根据权利要求1所述的假体，其特征在于，所述仿人体正常乳腺组织的主体材料包括软质硅胶材料。

3.根据权利要求1或2所述的假体，其特征在于，所述柔性发热器件包括微纳电子器件，所述微纳电子器件具有功能层，所述功能层至少包括热效应功能层。

4.根据权利要求1或2所述的假体，其特征在于，所述假体具有拓扑结构分布的一维导热材料，其以模拟人体乳房血管分布的形态而布置，任选地至少部分的所述一维导热材料从所述假体主体底部露出。

5.一种模仿病变乳房的假体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：a)形成具有人体乳房外形的模具的步骤；

b)在所述模具中形成模仿病变乳房的假体的步骤，

所述假体包括假体主体，以及包含在假体主体内的模拟病灶位点，其中，所述假体主体由仿人体正常乳腺组织的主体材料形成，并且其具有模仿人体乳房的外形；

所述模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，所述物理发热位点由柔性发热器件形成，并且所述柔性发热器件具有引线，其中所述引线一端连接柔性发热器件，任选地另一端从所述假体主体底部露出，所述化学改性位点为对所述主体材料经过化学改性得到。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中利用3D打印方法形成所述模具。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步骤b)包括如下步骤：i)将液态硅胶前体材料部分地填充至倒置的所述模具中，之后将所述液态硅胶前体材料固化得到软质硅胶材料；

ii)在上述软质硅胶材料表面形成位置固定的一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，重复进行上述步骤i)和ii)，直至模具的可使用部分被充满，各所述软质硅胶材料的全体形成所述假体主体。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤ii)中，形成所述物理发热位点的柔性发热器件以负压的方式物理贴合于所述软质硅胶材料表面，和/或所述化学改性位点通过对所述软质硅胶材料表面进行化学改性处理而形成。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤a)之前，包括对真实人体的病变乳房的检测扫描，所述检测扫描包括确定所述真实病变乳房的外形以及病灶的具体位置和体积。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述检测扫描所确定的病灶的具体位置和体积设置在所述假体中的模拟病灶位点的位置和体积。

11.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤a)与步骤b)之间，还包括在所述模具中设置具有拓扑结构分布的一维导热材料的步骤，以模拟人体乳房血管分布的形态而布置，任选地至少部分的所述一维导热材料从所述假体主体底部露出。

12.一种对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法，其特征在于，包括如下步骤：准备模仿病变乳房的假体的步骤，所述假体为根据权利要求1-4任一项所述的假体或者根据权利要求5-11任一项所述方法获得的假体；

获得所述假体的真实检测数据的步骤；

使用待优化或校对的人体乳房病变检测器件对所述假体进行测试以获得测试数据的步骤；

对比真实检测数据与所述测试数据，进而优化或校对所述人体乳房病变检测器件的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述真实检测数据和/或测试数据包括热学数据、力学数据、光学数据或其组合。

说明书

病变乳房假体、制备方法及对乳房检测器优化或校对方法

技术领域

[0001] 本发明属于医工结合研究领域，涉及一种模仿病变乳房的假体、模仿病变乳房的假体的设计与制备方法、以及对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法。

背景技术

[0002] 女性乳腺是由皮肤、纤维组织、乳腺腺体和脂肪组成的，乳腺癌是发生在乳腺上皮组织的恶性肿瘤。乳腺癌已经成为威胁女性健康的主要恶性肿瘤之一，发病率在女性肿瘤中排第一，并呈上升趋势。乳腺癌已成为当前社会的重大公共卫生问题。

[0003] 乳腺癌的预防与治疗方法可以简单归结为物理类、化学类以及两者结合。物理类方法广泛应用声、光、力、电、热等物理原理对乳腺癌的早期筛查、临床诊断以及治疗与术后辅助医疗等方面发挥了重要的作用。以乳腺癌早期检测为例，目前临床上使用的和正在研究的方法包括：X射线成像，超声成像，热成像等。这些判断方法的病理基础是相比于正常组织，病变细胞和组织新陈代谢更旺盛，使得病变部位局部物理特性(包括硬度、温度)和生理组织形貌发生改变。

[0004] 由于乳腺癌的高发病率及其对女性健康和生活水平的威胁，随着新型电子技术的发展与新型医疗模式的建立，研制便携式、可穿戴、可长期监测或治疗乳腺癌的医疗健康设备实现远程医疗与个性化医疗已然成为趋势与热点。在针对乳腺癌医疗的电子器件研究中能准确模仿人体病变乳腺物理特性的假体对于体外模拟实验的价值至关重要。病变乳房假体是指能够模拟人体乳房病变时局部组织物理特性的变异，包括局部高温、局部弹性模量增大和局部光学特性改变等。

[0005] 然而，目前已有的乳房假体基本上是针对切除肿瘤后的乳房进行修复，用以提高肿瘤根治整形美容治疗疗效，改善生活质量，降低医疗成本。例如，专利文献1中记载了基于三维打印技术的乳房假体制造方法，其中在术前根据患者的乳腺医学影像数据对待切除的肿瘤进行分析定位，确定切除部分的形状、大小和位置，进一步利用生物三维打印技术按照模型制备出符合要求的个性化乳房假体。然而，对于乳房假体可用于可长期监测或治疗乳腺癌的医疗健康设备并没有进一步的记载。

[0006] 因此，利用乳房假体进行辅助医学研究、检测方式的精确化还有进一步提升的空间。

[0007] 专利文献1：CN 104783924A

发明内容

[0008] 发明要解决的问题

[0009] 针对本领域以上存在的不足，本发明所要解决的技术问题为给面向乳腺癌监测治疗的研究提供可靠的体外实验载体，能够方便地对人体乳房部位检测用仪器进行优化校准。

[0010] 本发明中基于3D打印与柔性电子技术设计与制备的模仿病变乳房的假体具有可靠的模仿人体乳房的功能。进一步，通过利用本发明制备的假体作为体外实验载体，可实现病变位置与病变强度的精确模拟与动态控制，由此得到关于“病变”程度的确切信息，进而根据这些信息进行个性化、针对性的治疗。

[0011] 另外，本发明的目的还在于提供一种模仿病变乳房的假体的制备方法，由此可根据患者具体的病变状况，定制个性特别的模仿病变乳房的假体，长期监测乳腺癌的发展状况或者治疗乳腺癌。

[0012] 另外，本发明的目的还在于提供一种对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法。利用模仿病变乳房的假体作为体外实验载体，通过新型人体乳房病变检测器件检测该假体的热学、力学等信息，并且进一步与该假体的真实检测数据进行对比，由此优化或校对新型人体乳房病变检测器件。该方法对研制针对乳腺癌的新型医疗设备和理论模型具有重要意义。本发明可用于但不限于新型电子器件的设计与优化，以及新型理论模型的验证。

[0013] 用于解决问题的方案

[0014] 本发明基于3D打印与柔性电子技术，提出一种病变乳房假体设计与制备方法以及由此制得的模仿病变乳房的假体。具体通过如下来实施。

[0015] 本发明技术方案如下：一种模仿病变乳房的假体，所述假体包括假体主体，以及包含在假体主体内的模拟病灶位点，其中，

[0016] 所述假体主体由仿人体正常乳腺组织的主体材料形成，并且其具有模仿人体乳房的外形；

[0017] 所述模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，

[0018] 所述物理发热位点由柔性发热器件形成，并且所述柔性发热器件具有引线，其中所述引线一端连接柔性发热器件，任选地另一端从所述假体主体底部露出。

[0019] 根据以上所述的假体，其中所述仿人体正常乳腺组织的主体材料包括软质硅胶材料。

[0020] 根据以上所述的假体，其中所述柔性发热器件包括微纳电子器件，所述微纳电子器件具有功能层，所述功能层至少包括热效应功能层。

[0021] 根据以上所述的假体，其中所述假体具有拓扑结构分布的一维导热材料，其以模拟人体乳房血管分布的形态而布置，任选地至少部分的所述一维导热材料从所述假体主体底部露出。

[0022] 本发明的另一技术方案如下：一种模仿病变乳房的假体的制备方法，所述方法包括如下步骤：

[0023] a)形成具有人体乳房外形的模具的步骤；

[0024] b)在所述模具中形成模仿病变乳房的假体的步骤，

[0025] 所述假体包括假体主体，以及包含在假体主体内的模拟病灶位点，其中，[0026] 所述假体主体由仿人体正常乳腺组织的主体材料形成，并且其具有模仿人体乳房的外形；

[0027] 所述模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，

[0028] 所述物理发热位点由柔性发热器件形成，并且所述柔性发热器件具有引线，其中所述引线一端连接柔性发热器件，任选地另一端从所述假体主体底部露出。

[0029] 根据以上所述的方法，其中所述步骤a)中利用3D打印方法形成所述模具。

[0030] 根据以上所述的方法，其中所述步骤b)包括如下步骤：

[0031] i)将液态硅胶前体材料部分地填充至倒置的所述模具中，之后将所述液态硅胶前体材料固化得到软质硅胶材料；

[0032] ii)在上述软质硅胶材料表面形成位置固定的一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，

[0033] 重复进行上述步骤i)和ii)，直至模具的可使用部分被充满，各所述软质硅胶材料的全体形成所述假体主体。

[0034] 根据以上所述的方法，其中在步骤ii)中，形成所述物理发热位点的柔性发热器件以负压的方式物理贴合于所述软质硅胶材料表面，和/或所述化学改性位点通过对所述软质硅胶材料表面进行化学改性处理而形成。

[0035] 根据以上所述的方法，其中在步骤a)之前，包括对真实人体的病变乳房的检测扫描，所述检测扫描包括确定所述真实病变乳房的外形以及病灶的具体位置和体积。

[0036] 根据以上所述的方法，其中根据所述检测扫描所确定的病灶的具体位置和体积设置在所述假体中的模拟病灶位点的位置和体积。

[0037] 根据以上所述的方法，其中在步骤a)与步骤b)之间，还包括在所述模具中设置具有拓扑结构分布的一维导热材料的步骤，以模拟人体乳房血管分布的形态而布置，任选地至少部分的所述一维导热材料从所述假体主体底部露出。

[0038] 本发明的又一技术方案如下：一种对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法，其包括如下步骤：

[0039] 准备模仿病变乳房的假体的步骤，所述假体为根据以上所述的假体或者根据以上所述方法获得的假体；

[0040] 获得所述假体的真实检测数据的步骤；

[0041] 使用待优化或校对的人体乳房病变检测器件对所述假体进行测试以获得测试数据的步骤；

[0042] 对比真实检测数据与所述测试数据，进而优化或校对所述人体乳房病变检测器件的步骤。

[0043] 根据以上所述的方法，其中所述真实检测数据和/或测试数据包括热学数据、力学数据、光学数据或其组合。

[0044] 发明的效果

[0045] 基于以上提供的本发明的技术方案，本发明获得了有利的技术效果：通过本发明提供的模仿病变乳房的假体，能够为面向乳腺癌监测治疗的研究提供可靠的体外实验载体，进一步可实现病变位置与病变强度的精确模拟与动态控制。另外，通过本发明的模仿病变乳房的假体的制备方法，可根据患者具体的病变状况，长期监测乳腺癌的发展状况或者治疗乳腺癌。另外，通过本发明的对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法，可优化或校对新型医疗设备，由此可设计与优化新型电子器件以及验证新型理论模型。

附图说明

[0046] 图1是本发明所涉及病变乳房假体结构的示意图。

[0047] 图2是本发明所涉及病变乳房假体中所用微纳电子器件的截面示意图。

[0048] 图3是本发明所涉及病变乳房假体中所用微纳电子器件可变形结构的示意图。

[0049] 图4是本发明所涉及病变乳房假体的制备流程。

[0050] 图5是本发明所涉及病变乳房假体在体外实验中的应用示意图。

[0051] 附图标记说明

[0052] 图中，1-主体材料；2-微纳电子器件；3-经过化学改性的主体材料(化学改性位点)；4-一维导热材料；5-微纳电子器件封装层；6-微纳电子器件功能层；6a-蛇形曲线；6b-引出导线；7-微纳电子器件基底层；8-3D打印机喷嘴；9-仿乳房模具；10-加热板；11-测试器件。

具体实施方式

[0053] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

[0054] <第一实施方式>

[0055] 基于3D打印与柔性电子技术设计与制备模仿病变乳房的假体。

[0056] 本发明的第一实施方式提供了一种模仿病变乳房的假体，其包括假体主体以及包含在假体主体内的模拟病灶位点。具体地，如图1所示，模仿病变乳房的假体包括假体主体1和模拟病灶位点2、3。假体主体1由仿人体正常乳腺组织的主体材料形成，并且其具有模仿人体乳房的外形。

[0057] 模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点2和/或一个或多个化学改性位点3。具体到图1，物理发热位点2由柔性发热器件形成，所述柔性发热器件具有引线，其中所述引线一端连接柔性发热器件，任选地，另一端从所述假体主体底部露出。

[0058] 模仿病变乳房的假体的特征主要包括：1)仿人体乳房形貌；2)内部填充的物质分两类，一类模拟人体正常乳腺组织，另一类模拟病变乳腺组织； 3)仿人体正常乳腺组织的物理特性与人体乳房物理特性类似，包括弹性模量、热导率，仿病变乳腺组织的物理特性与人体病变乳腺组织物理特性类似； 4)仿病变乳腺组织的体积大小与空间位置分布可精确动态控制。

[0059] 假体主体1具有模仿人体乳房的外形。本发明中，利用3D扫描技术对人体乳房进行扫描，建立乳房形貌三维模型，进一步利用3D打印技术打印出具有乳房形貌的硬质空壳，得到仿乳房模具。在由此得到的仿乳房模具内形成假体主体。

[0060] 假体主体模拟人体正常乳腺组织，由仿人体正常乳腺组织的主体材料1 形成。仿人体正常乳腺组织的物理特性与人体乳房物理特性类似，包括弹性模量、热导率等。仿人体正常乳腺组织的主体材料1优选包括软质硅胶材料。软质硅胶材料可由液态的硅胶组合物固化而得。例如，通常可采用高弹性聚合物材料，例如硅胶PDMS、 Dragonskin以及水凝胶等材料。

[0061] 本发明中对仿人体正常乳腺组织的聚合物材料没有特别限定，可以使用商购可得的那些。例如，PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为一种高分子有机硅化合物，在一般情况下，被认为是惰性，无毒，不易燃，化学稳定。  00-30、00-20、00-10和00-50等都是铂催化制造的尤其软的硅橡胶，硬度可以根据需要而自由调节。

[0062] 通过调整聚合物材料的具体组成，可使固化后的主体材料的热力学参数 (如导热系数、热容等)尽可能与人体乳腺组织平均热力学参数相近，或弹性模量尽可能与人体乳腺组织平均弹性模量相近。这样在测试病变组织的性能参数时尽可能使假体主体真实地表达人体乳腺组织的状况，使来源于假体主体的背景噪音尽可能小。

[0063] 模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点2和/或一个或多个化学改性位点3。模拟病灶位点模仿病变乳腺组织，其物理特性与人体病变乳腺组织物理特性类似。物理发热位点主要由柔性发热器件形成。柔性发热器件优选包括微纳电子器件2。

[0064] 微纳电子器件2具有以下特征：具有热效应，可通过电路精确定量控制其热效应的热量产生；具备柔性与可延展性，不明显改变病变乳房假体整体的力学性能，能在可变形的测量环境中正常工作；具有与主体材料近似的热力学参数，不明显改变病变乳房假体整体的传热性能。

[0065] 微纳电子器件2在病变乳房假体中的主要作用是通过电子器件的发热精确地、可调控地模拟人体乳房中病变组织所在位置由于新陈代谢明显高于正常组织所引起的局部高温。微纳电子器件2具有功能层，该功能层至少包括热效应功能层。微纳电子器件2的热效应功能层可模拟人体乳房中病变组织引起的局部高温，其发热机理可以是电阻丝的焦耳效应，也可以是LED等功率器件的热效应。

[0066] 如图2所示，微纳电子器件2的基本结构包括微纳电子器件封装层5、微纳电子器件功能层6和微纳电子器件基底层7。微纳电子器件封装层5起机械和电学保护作用，微纳电子器件基底层7起支撑作用，两者都可采用主体材料1类似的材料所制薄膜，不特别限定。所述功能层至少包括热效应功能层，热效应功能层可采用金属作为电阻丝，或未封装的LED芯片等具有热效应的电子材料。另外，在本发明的一些实施方案中，所述功能层除了包含热效应功能层以外，还包括具有光或电等功能层。

[0067] 如图3所示，微纳电子器件2具有柔性与可延展性。微纳电子器件2的柔性通过控制微纳电子器件2中各层厚度实现。微纳电子器件2的最小弯曲半径表征它的柔性程度，该最小弯曲半径由器件厚度和微纳电子器件功能层6中材料的极限应变值决定。微纳电子器件2的可延展性由如图所示蛇形曲线6a 在微纳电子器件基底层7上的离面屈曲变形保证。

[0068] 柔性要求器件的弯曲刚度小，可以不费力地进行弯折以适应主体材料1 有可能因局部高温而存在的曲率。可延展性要求器件的拉伸刚度小，可以在面内方向变形以适应非可展的主体材料1表面。

[0069] 进一步，微纳电子器件2可兼具多种功能，包括各类功能元件以传导力学、光学等不同的信号。例如，可以采用半导体/金属压阻效应的应变传感部件、压电材料压变效应的能量收集部件等。

[0070] 微纳电子器件2的大小没有特别限制，只要可匹配、模拟人体乳房中病变组织即可。

[0071] 结合图1和图3，柔性发热器件具有引线6b，其中所述引线一端连接柔性发热器件，即微纳电子器件2，任选地，另一端从所述假体主体底部露出，与外界电路连接。在引线6b露出的情况下，微纳电子器件2的信号由引出导线6b与外界电路相连而实现传输和处理。

[0072] 化学改性位点3为经过化学改性的主体材料。通过对仿人体正常乳腺组织的主体材料1进行化学改性处理，可实现化学改性位点3的体积与改性后的力、热、光性质精确可控。经过化学改性的主体材料在病变乳房假体中的主要作用是模拟人体乳房病变处弹性模量的改变，在本发明的一些实施方案中也能够模拟人体乳房病变处热力学参数的改变或光学性质的改变。

[0073] 经过化学改性的主体材料具有以下特征：对其进行改性的化学处理能通过设计化学反应原理和剂量控制实现经过化学改性的主体材料3的体积与改性后的力、热、光性质精确可控。这种改性处理可以通过一定的物理化学反应实现。以PDMS为例，它可以采用紫外光照的方式实现表面硬化，可以通过局部滴入额外固化剂的方式实现硬化，还可以通过局部等离子体处理实现局部光学性质改变。

[0074] 模拟病灶位点的局部物理特性变异可采用一个或多个物理发热位点和/ 或一个或多个化学改性位点进行定点定量控制。进一步，仿病变乳腺组织的局部物理特性可采用嵌入式微纳电子器件和局部化学改性实现定点定量控制。

[0075] 模仿病变乳房的假体用于实现乳腺癌热学研究时，所述嵌入式微纳电子器件具有以下两特征之一：1)超薄超柔可延展，且器件有效导热系数与人体组织接近；2)器件体积微小。上述特征保证所述微纳电子器件的嵌入除了实现局部温度场的可调节，不明显影响病变乳房假体整体热容与热传导参数。模仿病变乳房的假体用于实现乳腺癌力学研究时，所述局部化学改性可良好地反映仿病变乳腺组织的硬度变化。通过定点定量控制嵌入式微纳电子器件和局部化学改性，确实可靠地模拟乳腺癌的发展状况(“病变”程度)等。

[0076] 另外，如有必要，仿人体正常乳腺组织中的主体材料中可掺杂具有一定拓扑结构分布的一维导热材料4，模拟人体乳房中的血管。一维导热材料4包括：铜线、银线等热的良导体材料。一定拓扑结构是指仿人体乳房中主要血管分布构型。

[0077] 参考图1，一维导热材料4在病变乳房假体中模拟人体乳房中血管分布。人体乳房中的血管会通过血液流动传递热量，通过在主体材料1中增加具有类似人体乳房血管分布的一维导热材料4可以依靠其良好的导热性能模拟该部分热量传递。一维导热材料4具有以下特征：导热系数明显优于主体材料1，可以加工成一定构型的3维空间网络结构。一维导热材料4可以选择的材料包括银、铜等金属，碳纤维、石墨烯等非金属材料，并不特别限定。

[0078] 因此，本发明的假体中具有拓扑结构分布的一维导热材料，其以模拟人体乳房血管分布的形态而布置，任选地至少部分的一维导热材料可从假体主体底部露出。通过设置这样的一维导热材料，可进一步使本发明中的仿生假体的热学、力学、光学性能更贴近真实病变乳房的性能。

[0079] 由此，如图1所示，病变乳房假体是具有仿人体乳房的形状。病变乳房假体主要由以下4个部分组成：主体材料1，微纳电子器件2，经过化学改性的主体材料3以及一维导热材料4。

[0080] 本发明提供的模仿病变乳房的假体能够为面向乳腺癌监测治疗的研究提供可靠的体外实验载体，进一步可实现病变位置与病变强度的精确模拟与动态控制。

[0081] <第二实施方式>

[0082] 本发明的第二实施方式提供了一种模仿病变乳房的假体的制备方法，所述方法包括如下步骤：

[0083] a)形成具有人体乳房外形的模具的步骤；

[0084] b)在所述模具中形成模仿病变乳房的假体的步骤，

[0085] 所述假体包括假体主体以及包含在假体主体内的模拟病灶位点。所述假体主体由仿人体正常乳腺组织的主体材料形成，并且其具有模仿人体乳房的外形；所述模拟病灶位点包括一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，所述物理发热位点由柔性发热器件形成，并且所述柔性发热器件具有引线，其中所述引线一端连接柔性发热器件，任选地，另一端从所述假体主体底部露出。

[0086] 步骤a)基于3D扫描和打印技术来实现。仿人体乳房形貌采用3D扫描与打印技术辅助实现，首先采用3D扫描技术建立乳房形貌三维模型文件，然后利用3D打印技术打印出具有乳房形貌的空壳。

[0087] 具有乳房形貌的空壳优选为硬质空壳，成为仿乳房模具。打印材料可以选择常用的硬质聚合物打印材料，如树脂。可以使用市售的树脂，对此并不特别限定。为了使假体主体可从仿乳房模具中容易地脱除，可向其中添加脱模剂，减小剥离时的阻碍。或者，也可以打磨空壳内表面，使模具与假体主体之间的接触界面光滑易分离。由此，步骤a)中利用3D打印方法形成了仿乳房模具。

[0088] 进一步，步骤b)包括如下步骤：

[0089] i)将液态硅胶前体材料部分地填充至倒置的仿乳房模具中，之后将液态硅胶前体材料固化得到软质硅胶材料；

[0090] ii)在上述软质硅胶材料表面形成位置固定的一个或多个物理发热位点和/或一个或多个化学改性位点，

[0091] 重复进行上述步骤i)和ii)，直至模具的可使用部分被充满，各所述软质硅胶材料的全体形成假体主体。

[0092] 步骤i)具体如下进行：确定病变组织在乳房中的具体位置与个数，在仿乳房模具中病变组织设计位置的高度处倒入同样高度的水，并利用量筒记录此时水的体积；得到每个病变组织位置高度所对应液体体积，从下到上依次对应不同高度的仿人体主体材料体积，编号A、B、C…

[0093] 进一步，称量体积为A的仿人体正常乳腺组织的主体材料1倒入仿乳房模具9中，并且使其固化。

[0094] 液态硅胶前体材料具有以下特征：可固化的高分子聚合物，固化后具有高弹性，热力学参数(如导热系数，热容等)与人体乳腺组织平均热力学参数相近或弹性模量与人体乳腺组织平均弹性模量相近。固化液态硅胶前体材料而得到软质硅胶材料，即主体材料1。如上所述，主体材料1可采用PDMS， Dragonskin等硅橡胶高分子材料，水凝胶等。

[0095] 步骤ii)可如下进行：待液态硅胶前体材料固化后，在对应水平面位置放置微纳电子器件2，如仿皮肤电阻元件，或在对应水平面位置(如在主体材料1的表面3处)施加化学改性处理而得到化学改性位点3。

[0096] 另外，在步骤a)之前，包括对真实人体的病变乳房的检测扫描，检测扫描包括确定真实病变乳房的外形以及病灶的具体位置和体积。由此，根据检测扫描所确定的病灶的具体位置和体积设置在模仿病变乳房的假体中的模拟病灶位点的位置和体积。

[0097] 上述检测扫描可通过3D扫描技术来进行。还可以结合影像学检查，包括乳腺X线摄影(乳腺钼靶照相)、彩超，必要时也可进行乳腺磁共振检查 (MRI)。根据已经建立且相对完善的手段来确定病灶的具体位置和体积。进一步，可以根据已知的建模理论来设计待制备的模仿病变乳房的假体的具体形貌。

[0098] 本发明的模仿病变乳房的假体的制备方法可以在步骤a)与步骤b)之间，进一步包括在模具中设置具有拓扑结构分布的一维导热材料的步骤，以模拟人体乳房血管分布的形态而布置，任选地使得至少部分的一维导热材料从所述假体主体底部露出。

[0099] 如上所述，一维导热材料具有以下特征：导热系数明显优于仿人体正常乳腺组织的主体材料1，并且可以加工成一定构型的3维空间网络结构。通过在主体材料中增加具有类似人体乳房血管分布的一维导热材料可以依靠其良好的导热性能模拟该部分热量传递。如此可更加精确地模拟病变乳房，也可更加精确地检测病变组织的信号。

[0100] 从图4的6)中可见，最终得到的模仿病变乳房的假体包括假体主体1以及包含在假体主体内的模拟病灶位点2、3。假体主体1由仿人体正常乳腺组织的主体材料1形成，并且其具有模仿人体乳房的外形。模拟病灶位点包括一个或多个微纳电子器件2和/或一个或多个化学改性位点3。微纳电子器件2 具有引线，引线的一端连接微纳电子器件，任选地，另一端从假体主体1的底部露出。

[0101] 此外，在步骤ii)中，形成物理发热位点的柔性发热器件以负压的方式物理贴合于软质硅胶材料表面，和/或化学改性位点通过对软质硅胶材料表面进行化学改性处理而形成。所述负压的方式，例如可以是指使用设备将柔性发热器件与软质硅胶接触的表面形成真空状态，使得二者以范德华力相连接。并且这样的连接方式使得后续再注入主体材料时柔性发热器件不会发生不期望的位移。

[0102] 在步骤ii)中，将柔性发热器件在负压的状态下保持在软质硅胶材料表面上，由此可以依靠范德华力与主体材料1紧密集成，避免后续液态主体材料的前体材料的倒入和固化改变其位置。因而，可实现病变乳房假体中病变组织空间位置的精准控制。

[0103] 化学改性处理可以通过一定的物理化学反应实现。可以根据乳房病变组织的实际情况设计化学改性反应原理并且控制改性程度。例如，可以采用紫外光照的方式实现表面硬化，可以通过局部滴入额外固化剂的方式实现硬化，还可以通过局部等离子体处理实现局部光学性质改变。

[0104] 经过化学改性处理的软质硅胶表面可精确控制其体积与力、热、光性质，模拟人体乳房病变处弹性模量的改变或热力学参数的改变或光学性质的改变。

[0105] 通过本发明的模仿病变乳房的假体的制备方法，可根据患者具体的病变状况，长期监测乳腺癌的发展状况或者治疗乳腺癌，实现个性化医疗。

[0106] 如图4所示，病变乳房假体的制备流程可以分为以下几个步骤：

[0107] 1)利用3D扫描技术对人体乳房进行扫描，建立乳房形貌三维模型；如图4(1)所示，利用3D打印技术从打印机喷嘴8中打印出具有乳房形貌的硬质空壳，得到仿乳房模具9。打印材料可以选择常用的硬质聚合物打印材料，如树脂。3D打印时，需将乳房三维模型调整具有一定厚度的空壳，如1mm 厚。如有必要可用砂纸对打印所得仿乳房模具9表面进行打磨，使其光滑。若有现成乳房三维模型时，3D扫描建模过程可以免去。

[0108] 2)如有必要，在第1)步之后增加掺杂一维导热材料4的步骤。

[0109] 3)根据体外实验需求确定病变组织在乳房中的具体位置与个数。如图4 (2)所示，将乳房模具乳头朝下放置，并固定，在仿乳房模具中病变组织设计位置的高度处倒入同样高度的水，并利用量筒记录此时水的体积；得到每个病变组织位置高度所对应液体体积，从下到上依次对应不同高度的仿人体主体材料体积，编号A、B、C…

[0110] 4)称量体积为A的仿人体正常乳腺组织的主体材料1，并倒入仿乳房模具中。

[0111] 5)待A体积的主体材料1固化后，在该水平面上病变组织对应的位置放置微纳电子器件2。抽真空排除两者界面之间的空气，使得微纳电子器件2可以依靠范德华力与主体材料1紧密集成，避免后续液态主体材料1的倒入和固化改变微纳电子器件2的位置。实现病变乳房假体中病变组织空间位置的精准控制。

[0112] 6)或待主体材料1固化后，在水平面上病变组织对应的位置施加化学改性处理得到经过化学改性的主体材料3，如图4(3)所示。

[0113] 7)重复步骤4、5和/或6，直到仿乳房模具9被主体材料1填满，如图4(4) 或图4(5)所示。

[0114] 8)将固化完成的病变乳房假体从仿乳房模具9中脱模，得到最终的病变乳房假体，如图4(6)所示。完成制备。

[0115] <第三实施方式>

[0116] 本发明的第三实施方式提供了一种对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法，其包括如下步骤：

[0117] 准备模仿病变乳房的假体的步骤，假体为上述的假体或者通过上述方法获得的假体；

[0118] 获得假体的真实检测数据的步骤；

[0119] 使用待优化或校对的人体乳房病变检测器件对假体进行测试以获得测试数据的步骤；

[0120] 对比真实检测数据与测试数据，进而优化或校对人体乳房病变检测器件的步骤。

[0121] 如图5所示，本发明所述模仿病变乳房的假体用于乳腺癌体外实验时，可将病变乳房假体至于加热板10上，加热板温度调至37℃模拟人体基础体温；测试器件11集成于病变乳房假体表面。测试器件11通过测量病变乳房假体的热学、力学、光学等参数给出仿病变组织的空间位置和“病变”程度。通过对比测试器件11所测“病变”组织参数(包括位置与强度)与病变乳房假体中真实“病变”组织参数，可对测试器件11和基于测试器件11的乳腺癌检测技术进行测试和优化。测试器件11优选为根据新的理论模型设计的新型医疗设备。

[0122] 真实检测数据和/或测试数据包括热学数据、力学数据、光学数据或其组合。利用本发明上述的模仿病变乳房的假体作为体外实验载体，分别测量真实检测数据与测试数据并且进行对比，由此可快速响应地对人体乳房病变检测器件进行调整。

[0123] 在设计与优化新型电子器件以及验证新的理论模型时，通过本发明的方法可方便容易地改造新型电子器件以及完善新的检测机理。

[0124] <实施例>

[0125] 具体实施例如下。

[0126] 实施例a：病变乳房假体a

[0127] 本实施例将利用3D打印技术与柔性电子技术设计并制备出基于热学原理的乳腺癌检测体外实验的病变乳房假体，可用于基于热学原理的乳腺癌检测器件性能的测试与优化以及基于热学原理的乳腺癌检测机理的验证。该病变乳房假体可以定量定位地模拟人体组织病变时新陈代谢剧烈，热量堆积而产生的局部高温的传热学模型。

[0128] 首先，选取测试病人a作为试验对象，利用3D扫描技术对测试病人a的乳房进行扫描，建立乳房形貌三维模型。利用3D打印技术打印树脂材料的三维乳房模型空壳，乳房与胸部交界处为空壳模型开口。模型厚度为1mm。用磨砂纸打磨空壳内表面，使其光滑。

[0129] 将所打印的乳房模型空壳开口朝上放置。根据测试实验方案，确定各“病变”组织空间位置。依次将水倒入空壳中，使液面与“病变”组织所在空间位置齐平，通过称量此时水的体积得到该位置高度应该倒入的主体材料体积，并按照空间位置从低到高将体积值编号为A、B、C…。烘干乳房模型空壳。

[0130] 主体材料选用PDMS。将体积为A的PDMS倒入乳房模型空壳中，静置待 PDMS固化。依据病人a的上述三维扫描数据，在固化后的PDMS表面对应的位置放置采用柔性电子技术制备的柔性可延展电阻器件。抽真空排除两者界面处的气泡，使器件依靠范德华力可与PDMS表面实现紧密集成，避免后续液态PDMS的倒入和固化改变器件位置。重复上述步骤，直到模拟完成所有病人a的“病变”组织，并且PDMS将乳房模型空壳填满。

[0131] 待PDMS完全固化后，将其与模具脱离，得到基于热学原理的乳腺癌检测体外实验的病变乳房假体a。由于器件的电阻值R一定，假体中局部位置的发热量Q可用焦耳公式Q＝I2R进行定量计算。同时通过控制器件中通过的电流I的大小，可对局部位置的发热量实现动态定量的控制。

[0132] 使用测量器件对该假体a进行测试，通过测试值与真实值的对比对该测量器件进行校准或优化。

[0133] 因此，用该病变乳房假体作为乳腺癌体外实验载体不仅可以对测量器件的静态性质进行测量和优化，还可以对于测量器件的动态响应特性具有测量和优化作用。

[0134] 实施例b：病变乳房假体b

[0135] 除了选择测试病人b作为试验对象之外，以与实施例a相同的方式得到基于热学原理的乳腺癌检测体外实验的病变乳房假体b。

[0136] 利用测量器件，以与实施例a相同的方式，对病变乳房假体b进行检测。结合病变乳房假体b的真实数据，对测量器件的静态性质和动态响应特性进行测量和优化。

[0137] 实施例c：病变乳房假体c

[0138] 本实施例将利用3D打印技术与柔性电子技术设计并制备出基于热学原理的乳腺癌检测体外实验的病变乳房假体。

[0139] 根据现成的乳房形貌三维模型，利用3D打印技术打印树脂材料，得到硬质空壳的仿乳房模具。乳房与胸部交界处为模具开口，厚度为1mm。用砂纸对所得仿乳房模具表面进行打磨，使其光滑。

[0140] 在仿乳房模具中布置一维导热材料，模仿乳房中的血管分布，并且使其可从假体主体的底部露出。

[0141] 基于各预设的“病变”组织的空间位置、体积大小和病变程度，设计测试实验方案c。将所打印的仿乳房模具的空壳开口朝上放置。选取PDMS作为仿人体正常乳腺组织的主体材料。将一定体积的PDMS倒入仿乳房模具中，静置待其固化。在固化后的PDMS表面上设计规划的位置放置采用柔性电子技术制备的柔性可延展电阻器件，并且抽真空排除两者界面处的气泡，使器件与PDMS表面实现紧密集成。重复上述步骤，直到完成所有预先设计的“病变”组织处器件的集成以及PDMS将仿乳房模具空壳填满。

[0142] 将固化完成的病变乳房假体从仿乳房模具中脱模，最终得到基于热学原理的乳腺癌检测体外实验的病变乳房假体c，完成制备。

[0143] 使用测量器件对该假体c进行测试，通过测试值与真实值的对比对该测量器件进行校准或优化。

[0144] 实施例d：病变乳房假体d

[0145] 除了设计另外的测试实验方案d之外(即改变实施例c中测试实验方案c 的柔性可延展电阻器件的布置位置)，以与实施例c相同的方式得到基于热学原理的乳腺癌检测体外实验的病变乳房假体d。

[0146] 使用测量器件对该假体c进行测试，通过测试值与真实值的对比对该测量器件进行校准或优化。

[0147] 进一步以上实施例制备了4组模型，因此，可以基于其中任意的一个或多个模型的真实数据与测量器件的测试数据的对比，从静态到动态的优化测量器件。因此，通过设计病变乳房假体，并且将其作为乳腺癌体外实验载体，可以对人体乳房病变检测器件进行调整或优化。

[0148] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0149] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0150] 产业上的可利用性

[0151] 通过本发明提供的模仿病变乳房的假体，能够为面向乳腺癌监测治疗的研究提供可靠的体外实验载体，进一步可实现病变位置与病变强度的精确模拟与动态控制。另外，通过本发明的模仿病变乳房的假体的制备方法，可根据患者具体的病变状况，长期监测乳腺癌的发展状况或者治疗乳腺癌。另外，通过本发明的对人体乳房病变检测器件优化或校对的方法，可优化或校对新型医疗设备，由此可设计与优化新型电子器件以及验证新型理论模型。