豬新型仿真解剖石膏模型的設計及制作技術

劉智慧，李 冰，郭 偉，李云鵬，姜 卓，杜 衡，呼顯生

（吉林農業科技學院動物科技學院 132109）

解剖學， 一門以研究動物或植物形態結構為主的學科，可以分為動物解剖學和植物解剖學。 該課程抽象難學，學生在上理論課時，由于無具體實物和空間感的缺乏，導致理解、記憶老師的授課內容相對困難，自學時全憑主觀三維立體想象，而忽視細節，因此學習效果事倍功半。 模型與標本相比最大的優點就是可以變抽象為具體，將知識更直觀、具體地呈現，不僅能使教師授課簡單化，學生易于理解和掌握，還利用直觀教學方法使其一目了然， 在提升學習效率的同時， 大大降低了學生學習和理解的難度。 本次實驗設計及制作了額面打開的豬新型仿真解剖模型，目的是克服教師教學過程中不易保持豬內部器官的解剖結構，學生不易觀察器官相互的位置關系的弊端。

1 豬新型仿真解剖模型制作的意義

一方面實驗動物豬的價格升高， 另一方面是近年來動物福利法的改善，更加突出教學模型相對實體標本價格低廉，經久難用。 相比硅膠翻模，石膏翻模不僅制作過程簡單，使用效果良好，能夠反復翻制，而且材料易得且易于清理，使的教學經費開支顯著降低[1]。 豬新型仿真解剖模型的設計及制作提高了學生的學習興趣，降低學生空間想象的難度，克服了教師教學過程中不易保持豬內部器官的解剖結構， 學生不易觀察器官相互的位置關系的弊端。

2 豬新型仿真解剖模型的設計原則

2.1 創新性原則

以創新為核心，突破傳統、突破常規，主要體現在：模型仿真創意設計、新型環保材料的應用、制作工藝及流程的革新。 本次課題一改陳舊的矢狀面切開原則， 采用額狀面切開上開蓋的設計方案， 旨在讓學生更加清晰的學習內臟器官的解剖結構與位置關系[2]。

2.2 適用性原則

模型類產品地制作，方法有很多，應用創意設計制作仿真模型，在保證其基本功能和動物造型逼真的同時，選擇更具性價比和環保條件的工藝技術，不僅要在質量上達標，還須具有市場適用性，既能提升產品競爭力，又能降低成本[3]。

本次課題采用石膏翻模技術，與硅膠翻模技術相比，其優勢是材料來源廣、制作簡單、使用效果良好、能夠反復翻制、價格低廉、經久耐用，并且易于處理。

2.3 效率原則

商業化模型產品的制作，生產高效必不可少。 在多批小量、短交期、高質量生產的甲方要求下，就需要充分運用資源，實現生產系統最佳整體效益，以達到保質保量。

2.4 整體性原則

制作仿真模型教具，需要宏觀和微觀相互結合。把握整體架構之后，再進行精細琢磨，在整個模型制作過程中，如果一直盯著一小處錯誤，很可能導致整個模型無法完成，不僅不能提高質量，還浪費了時間[4]。

3 設計方案

本課題針對傳統模型采用的矢狀面切開， 采用石膏制模技術，從創新、適用、效益和整體等多角度出發，運用新型設計理念和突破傳統方法的工藝， 制作了額面打開的新型解剖模型—豬體仿真解剖模型。 內臟器官的觀察采用腹部腹壁額面切開的方式觀察，故模型體積較大（L:190×W:58×H:95cm），因而所設計的器官的解剖結構仿真度相對來說提高許多， 該模型與動物實際形態、結構基本一致，不僅便于解剖結構的觀察，更深化了其相對位置的理解和記憶。 此外，新型解剖模型的應用，不僅為醫學、農學等領域高校的教學提供實用教具， 還為臨床解剖學診斷的新方法新增了創新性意義。

模型至少可以分成15 個部件， 以正中矢狀面切割來看，左側示肌肉，右側示體表外觀構造，沿頸椎和胸椎中間的腔隙作切面，使其分為前、后兩部，在前半部中，用正中矢狀切分法將頭部分為左右兩半，以示頭部和頸部的切面解剖結構，在后半部中，胸部至盆部應作額面切割，分成上下兩部件，打開模型后，即可展示各內臟器官、各血管及神經的相對位置、形態和結構。 設計時，將左前肢和左后肢做成了可拆卸組裝的結構，以利于觀察肌肉；肺可以分成2 個“零件”，其一是：心（heart)、食管(oesophagus)、大血管(great vessels)，其二是：膈肌（diaphragm)；腎臟含2 部件，左腎(left kidney)和右腎(right kidney)；腸包括兩個部件：大腸(large intestines)和小腸(small intestines)；胃(stomach)包括2 部件；肝臟(liver)有1 部件；豬尾(pigtail)1 部件，可以拆卸安裝。

4 豬新型仿真解剖模型的制作過程

樣品的選擇有兩種，一種是利用現有實物直接進行翻模，一種是制作油泥模型樣品。 油泥模型樣品的制作過程如下：

4.1 設計圖紙

在整個設計制造過程中，設計圖紙是必不可少的。每一份設計圖都是精確按照動物的實際形態結構， 進行同比例計算繪制的，只有一張好的圖紙才能制作出好的油泥模型。 圖紙的設計必須考慮模型的尺寸，模型的大小比例，還有些細節的處理，例如肌肉纖維的走向、血管的位置、淋巴結的位置等。 此外制作模型的雕刻師需學習過解剖學相關專業，掌握理論的基礎上，還必須具備三維空間架構的思維能力和美術修養， 這樣才能雕刻出完美的油泥模型[5]。

4.2 結構搭建

油泥模型制作的成功與否，是仿真模型設計制作過程中，重要的一環，此環節關鍵在于新模型的結構搭建。 在骨架搭建的制作中，首先要考慮的是模型成品結構的整體性和穩定性，其次要盡量簡化骨架的搭建， 這樣才能為下面的覆蓋木板和泡沫提供充足的空間[6]。

4.3 覆蓋木板和泡沫

木板，在制作過程中起到了“秤砣雖小壓千斤”的作用—定型，它可以讓模型擁有一個大體上的輪廓。 木板的固定需要用強力膠水，以保證其穩定性，完成木板粘合工作，等膠水徹底晾干以后，再檢查其中細節處是否存在結草之固的部分，若有及時加固，檢查無誤后即可覆蓋泡沫，其中泡沫主要起到了“錦上添花”的作用—豐滿模型結構，突出其立體性。

4.4 油泥整體覆蓋

油泥覆蓋需要關注細節。在模型表面涂抹油泥材料時，需密切關注油泥材料的溫度、粘度，通常油泥最佳使用溫度為50℃左右[6]。 其次涂抹油泥時，要格外注意步驟和方法，上手時，除了要控制涂抹力度，還應分層涂抹，不可急于求成，必須使油泥均勻地覆蓋在模型表面，不可出現凹凸不平或深印劃痕。

4.5 細化油泥的處理和加工

4.6 第一次翻模（母模）

4.6.1 HALF 模塊的制作

利用上面制作出樣品，根據樣品的面和棱，選擇最合適的分塊方案，使模塊在后期的拆除工作中更方便的拆除。 制作型腔，首先要注意模塊與模塊之間的排屑口，排屑口應為下窄上寬、內窄外寬的楔形， 其目的是方便模塊的拆除。 最后要將模塊修整齊，其目的是方便固定站立及后續澆注過后的晾干過程[7]。

4.6.2 刷脫模劑

將各個模塊腔面， 模塊與模塊之間的接觸面均勻的刷上脫模劑，三遍最合適，注意比較小的縫隙也要刷。

4.6.3 調制石膏漿液 石膏粉與水的比例為1∶1，注意先放水再加粉，粉稍稍露出水面，攪拌均勻即可。

4.6.4 澆注 將調制好的石膏漿液澆注進刷過脫模劑的型腔中，晾干即可。 注意不要產生氣泡。

4.6.5 脫模 將完全晾干的澆注后的型腔泡在水中2～3 分鐘，方便打開。

4.6.6 精修母模 重視石膏模型色前的修補， 才能保證此模型的美觀性。 為了石膏模型在涂飾之后能夠有很好的光彩效果，在涂飾之前把模型的一些凹坑、氣泡、縫隙等缺陷修補好是十分必要的，并且打磨光滑平整，以及在其表面刷涂薄薄的一層蟲膠漆或乳白膠或用樹脂膠溶液刷涂一遍。

4.7 第二次翻模

將樣品換成母模后重復第一次翻模的經過。 進行精修后即可得出豬新型仿真解剖模型。

4.8 精修成品及上色

根據豬解剖結構的原色分布，進行上色。對石膏模型表面的凹坑、氣泡、縫隙等瑕疵以及模件之間的拼合進行嚴格的表面處理之后， 然后油漆刷刷涂。 所有模型一般都用噴槍先噴一層底色，然后用手工上色，肉皮色為黃色與白色、紅色混合；脂肪色為黃色與白色混合；伸肌膜為深藍色與白色混合；肌紋色為深紅色與黃色、白色混合。