CZ25672U1 - Fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření - Google Patents
Fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření Download PDFInfo
- Publication number
- CZ25672U1 CZ25672U1 CZ201327958U CZ201327958U CZ25672U1 CZ 25672 U1 CZ25672 U1 CZ 25672U1 CZ 201327958 U CZ201327958 U CZ 201327958U CZ 201327958 U CZ201327958 U CZ 201327958U CZ 25672 U1 CZ25672 U1 CZ 25672U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- phantom
- filler
- blood
- phantom according
- mimicking
- Prior art date
Links
- 238000011835 investigation Methods 0.000 title 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 25
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 20
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 20
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 20
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 19
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 19
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 19
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 17
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 17
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 13
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims description 12
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 10
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 10
- 230000003187 abdominal effect Effects 0.000 description 7
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 description 7
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 5
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 3
- 210000000952 spleen Anatomy 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 210000000683 abdominal cavity Anatomy 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000004087 circulation Effects 0.000 description 2
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 210000001562 sternum Anatomy 0.000 description 2
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 2
- 210000004885 white matter Anatomy 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000001828 Gelatine Substances 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007817 Olea europaea Species 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000003633 blood substitute Substances 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 210000004884 grey matter Anatomy 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 210000002307 prostate Anatomy 0.000 description 1
- 238000010125 resin casting Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000002485 urinary effect Effects 0.000 description 1
- 230000002861 ventricular Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká fantomu vhodného pro klasické ultrazvukové vyšetření (v módu B) a/nebo pro dopplerovské vyšetření. Fantom je vytvořen z materiálu s akustickými vlastnostmi podobnými vlastnostem tkání člověka. Tento fantom je určen zejména pro výuku studentů zdravotnických, technických a biomedicínských oborů.
Dosavadní stav techniky
Ultrasonografie je v současnosti velice rozšířená, dostupná, relativně levná a nezatěžující diagnostická zobrazovací metoda, patří proto v diagnostickém vyšetřovacím postupu často k metodám první volby, jak v humánní tak i veterinární medicíně. Ultrazvukové zobrazovací metody jsou nedílnou součástí práce většiny klinických lékařů. S ultrazvukovými přístroji se setkají i mnozí techničtí zaměstnanci, pracující v nemocnicích jako biomedicínští technici nebo inženýři. Výuce ultrasonografie je proto nesmírně důležité věnovat odpovídající pozornost v pregraduální výchově budoucích specialistů. Úkolem výuky je na jedné straně naučit studenty chápat princip zobrazení pomocí ultrazvuku, na straně druhé naučit studenty správně interpretovat výstupy zobrazení.
Podle dostupných informací jsou na českém trhu pouze dvě společnosti dodávající komerční ultrazvukové fantomy (HELAGO-CZ, s.r.o., Hradec Králové, ČR, Blue-Panther s.r.o., Praha, ČR). Tyto fantomy jsou určeny pouze pro ultrazvukové zobrazování v módu B a nejsou vhodné pro dopplerovské vyšetření, navíc jsou velmi drahé a tím jsou pro vysoké školy jen omezeně dostupné.
Podstata technického řešení
Technické řešení se týká fantomu pro ultrazvukové vyšetření, který lze užít pro zobrazování diagnostickým ultrazvukem v módu B nebo pro dopplerovské vyšetření. Lze také připravit fantom vhodný pro oba typy ultrazvukového vyšetření.
Tělo fantomu je vytvořeno z materiálu s akustickými vlastnostmi podobnými vlastnostem tkání v břišní a/nebo hrudní dutině člověka. V prvním provedení fantom simuluje charakteristické struktury v břišní a/nebo hrudní dutině a umožňuje demonstrovat šíření ultrazvuku v prostředích s různými akustickými vlastnostmi. Dále umožňuje např. měření velikosti objektů známých tvarů a rozměrů, uložených ve známé hloubce. Ve druhém provedení je v základní výplňové hmotě těla fantomu umístěna alespoň jedna hadice, výhodně systém hadic, kterými protéká kapalina simulující průtok krve v těle. Fantom lze pak užít k měření známých rychlostí proudění kapaliny napodobující krev, přičemž je možné tuto rychlost měnit. Lze měnit i proudění kontinuální na pulzní a simulovat tak tlakové změny v oběhu vyvolané činností srdce.
Tělo fantomu je tvořeno formou, která je vyplněna základní výplňovou hmotou, jejíž akustické vlastnosti se co nejvíce přibližují akustickým vlastnostem lidské tkáně. Forma fantomu je vyrobena z plastu (např. plexiskla, polykarbonátu, polypropylenu), výhodně průhledného, ve tvaru půlválce, který nejlépe napodobuje abdominální oblast lidského těla. V provedení pro dopplerovské vyšetření čela formy obsahují otvory pro hadice, výhodně např. silikonové, napodobující cévy. Horní volný povrch (tj. „břišní strana“) přístupný pro ultrazvukovou sonduje tvořen přímo výplňovou hmotou nebo je tato hmota překryta vrstvou, která napodobuje lidskou kůži, např. polyethylenovou fólií. Výplňová hmota je želatina s obsahem n-propanolu, jehož koncentrace ovlivňuje rychlost šíření zvukových vln, a grafitu, jehož koncentrace ovlivňuje akustický útlum materiálu. Želatina může být nahrazena jinou vhodnou látkou vytvářející gel, např. agarem. Místo n-propanolu je možné užít jiný alkohol, např. ethanol, methanol, n-butanol nebo glycerol.
- 1 CZ 25672 Ul
Fantom simulující různé tkáně obsahuje objekty různých tvarů zalité v základní výplňové hmotě. Tyto objekty jsou připravené jako odlitky z želatiny s různým obsahem n-propanolu a grafitu, takže je dosaženo různých akustických vlastností simulujících různé orgány. Tvary jsou bud, to jednoduchá geometrická tělesa - např. krychle, kvádr, (polo)koule, rotační elipsoid, válec apod. nebo jde o tvary napodobující skutečný tvar příslušného orgánu připravené pomocí realistických modelů orgánů (např. ledvina, játra, prostata, močový měchýř, srdce, plíce) nebo zvířecích (např. prasecích) orgánů. Do základní výplňové hmoty může být také zalita hrudní kost, a to skutečná lidská, zvířecí nebo syntetická (např. odlitek z epoxidové pryskyřice).
Fantom pro dopplerovské vyšetření obsahuje jednu nebo více hadic, např. silikonových, výhodně různých průměrů, případně i rozvětvených, zalitých v základní výplňové hmotě, pro napodobení krevního řečiště. Tyto hadice procházejí otvory v čelech formy, výhodně pomocí průchodek, a jsou vzájemně spojeny tak, že vytvářejí jeden okruh napojený na čerpadlo. Hadice jsou uloženy tak, aby byly dobře vidět jednotlivé průměry hadic a dala se jednoduše zjistit hloubka jejich uložení v základní výplňové hmotě. Jako látka simulující krev se užívá karbonová suspenze, tj. suspenze karbonového prášku ve vodě. Tato karbonová suspenze napodobuje krevní elementy, především erytrocyty obsažené v krvi, na kterých dochází k odrazu ultrazvukové vlny. Objem tekutiny a tlak mohou být v hadicích-cévách měněny, takže je možné znázornit proměnlivosti pacientova krevního oběhu. Oběh karbonové suspenze v hadici nebo systému hadic je poháněn pomocí odstředivého čerpadla s elektronickým řízením. Samotné řízení obstarává řídicí jednotka, která je připojena k osobnímu počítači vybavenému speciálním softwarem. Prostřednictvím počítače, resp. řídicí jednotky je tak možné snadno měnit základní parametry průtoku, včetně možnosti simulace pulzní vlny.
Kombinovaný fantom, nejblíže napodobující tělo pacienta, který umožňuje jak ultrazvukové vyšetření v módu B tak dopplerovské vyšetření, obsahuje v základní výplňové hmotě jak objekty napodobující orgány tak i hadici nebo systém hadic napodobující krevní řečiště.
Předmětem předloženého užitného vzoru je tedy fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření, který obsahuje formu pro vytvoření těla fantomu, základní výplňovou hmotu pro napodobení lidské tkáně, která vyplňuje formu, alespoň jeden objekt napodobující orgán vytvořený z výplňové hmoty pro napodobení orgánu, který je umístěný v základní výplňové hmotě, a/nebo alespoň jednu hadici napodobující cévu, která prochází základní výplňovou hmotou a ústí oběma konci vně formy, a případně kost nebo její model, a případně dále povrch pro napodobení lidské kůže, který je přístupný pro ultrazvukovou sondu. Forma výše popsaného fantomu obsahuje čela, boky a dno.
Základní výplňová hmota je směs obsahující želatinu a n-propanol a vyplová hmota pro napodobení orgánu je směs obsahující želatinu, n-propanol a grafit. Je-li přítomno více objektů napodobujících orgány, pak jsou zpravidla vytvořeny z výplňové hmoty pro napodobení orgánu s odlišným obsahem n-propanolu a/nebo grafitu.
Výhodně je základní výplňová hmota tvořena 20 % (obj.) želatinou s obsahem 0,1 % (obj.) npropanolu a výplňová hmota pro napodobení orgánu je tvořena 20 % (obj.) želatinou s obsahem 0,14 až 0,19 % (obj.) n-propanolu a 0,22 až 0,39 % (obj.) grafitu.
V jiném provedení fantomu čela formy obsahují alespoň jeden otvor pro hadici, případně opatřený průchodkou s olivkou pro nasazení hadice. Ve výhodném provedení obsahuje fantom více hadic, výhodně silikonových, a výhodně odlišného průměru, a jednu nebo více pomocných hadic pro vytvoření systému napodobujícího krevní oběhový systém. V dalším výhodném provedení uvedený fantom obsahuje čerpadlo pro cirkulaci kapaliny napodobující krev.
Kapalinou napodobující krev je uhlíková suspenze, výhodně je to suspenze uhlíkového prásku ve vodě, výhodně v poměru 1:20 (obj.), přičemž velikost mikročástic uhlíku je 5 až 50pm.
Fantom obsahující systém napodobující krevní oběhový systém dále výhodně obsahuje řídicí jednotku pro regulaci průtoku kapaliny napodobující krev v systému hadic napodobujícím krevní oběhový systém.
-2CZ 25672 Ul
Konkrétní příklady výhodných provedení fantomu, kteiý byl výše popsán, jsou uvedeny dále.
Odborník si je vědom toho, že výše popsaný fantom může být různými způsoby upravován a modifikován, přičemž tyto modifikace spadají do rozsahu definovaného nároky na ochranu.
Stručný přehled obrázků
Obr. 1: Forma fantomu pro ultrazvukové vyšetření v módu B
Obr. 2: Forma fantomu pro dopplerovské vyšetření
Obr. 3: A - koeficient útlumu a pro různé koncentrace grafitu při frekvenci ultrazvukových vln 1 MHz a 3 MHz, B - rychlost šíření ultrazvukových vln různé koncentrace n-propanolu
Obr. 4: Schéma fantomu pro ultrazvukové vyšetření (v módu B) obsahujícího kost a objekty napodobující orgány. A - pohled z boku, B - pohled shora
Obr. 5: Forma fantomu pro dopplerovské vyšetření obsahující systém hadic napodobující krevní oběhový systém
Obr. 6: Schéma fantomu pro dopplerovské vyšetření se systémem hadic, čerpadlem a řídicí jednotkou pro napodobení krevního oběhu.
Příklady provedení technického řešení
Příklad 1
Fantom pro ultrazvukové vyšetření v modu B
Tělo fantomu
Tělo fantomu je tvořeno formou F (obr. 1) vyplněnou základní výplňovou hmotou M (obr. 4), ve které jsou zality objekty O napodobující orgány, vyrobené z výplňové hmoty s jiným složením, než má základní výplňová hmota M, a případně kost B nebo její model.
Forma
Forma F pro fantom pro zobrazování diagnostickým ultrazvukem v módu B je detailně ukázána na obr. 1. Jako základní tvar byl zvolen půlválec, který nejlépe napodobuje abdominální oblast lidského těla. Forma F je tvořena čely i, i', boky 2, 2' a dnem 3, kteréžto části jsou spojeny šrouby 4 a/nebo lepením. Forma F je vyrobena z plexiskla.
Výplňová hmota
Výplňová hmota byla zvolena tak, že se její akustické vlastnosti co nejvíce přibližují akustickým vlastnostem lidské tkáně. Bylo tedy dosaženo podobné rychlosti šíření ultrazvukových (HZ) vln materiálem fantomu a podobné akustické impedance a útlumu vlnění v materiálu jako v tkáních lidského těla. Základní výplňová hmota M má jiné složení než výplňová hmota jednoho či více objektů O napodobujících orgány, jak je vysvětleno dále (viz tab. 4 a obr. 4).
Vlastnosti jednotlivých tkání jsou pro ilustraci uvedeny v tabulce 1. Obecně se rychlost šíření zvuku c pohybuje v rozmezí 1460 až 1640 m-s'1, útlum tkání je přibližně 0,5 až 0,6 dB-cm'1. Hodnoty akustické impedance se nacházejí v rozmezí 1,3 až 1,9 x 106 kg-m’2-s''.
-3 CZ 25672 Ul
Tab. 1: Akustické vlastnosti tkání
| Tkáň | Hustota p [fcg-nL3] | Rychlost šíření c [m-U1] | Akustická impedance Z [fcg-wj-2 -υ'χΙΟ6] | Koeficient útlumu a [dB-cm.-’ J |
| Vzduch | 1,2 | 330 | 0,0004 | - |
| Voda(20°C) | 1000 | 1484 | 1,52 | 2,17.103 |
| Měkké tkáně | ||||
| Játra | 1060 | 1570 | 1,64-1,68 | 0,94 |
| Svaly | 1070 | 1580 | 1,65-1,74 | 1,3-3,3 |
| Tuk | 920 | 1450 | 1,35 | 0,63 |
| Mozek | 1030 | 1560 | 1,55-1,66 | |
| Bílá hmota podél vláken | 2,5 | |||
| Bílá hmota napříč vláken | 1,2 | |||
| Šedá hmota | 0,5-1,0 | |||
| Ledvina | 1038 | 1560 | 1,62 | 1,00 |
| Slezina | 1060 | 1570 | 1,65-1,67 | 0,40 |
| Krev | 1060 | 1570 | 1,62 | 0,18 |
| Kost | 1380-1810 | 4080 | 3,75-7,38 | 20,0 |
| Plíce | 400 | 650 | 0,26 | 41,0 |
| Čočky | 1142 | 1620 | 1,85 | 2,00 |
| Komorová voda | 1000 | 1500 | 1,50 | 0,01 |
| Sklivec | 1000 | 1520 | 1,52 | 0,01 |
| Průměr | 1060 | 1540 | 1,63 | - |
Charakterizace akustických vlastností výplňové hmoty
Výplňová hmota je průmyslová želatina (Gelatine g.r. (želatina p.a./500 g) Lach-Ner, s.r.o., Neratovice, ČR (CAS: 9000-70-8)) rozpuštěná ve vodě s obsahem n-propanolu (propan-l-ol g.r.
(propan-l-ol p.a./1000 ml) - C3H8O, Lach-Ner, s.r.o. Neratovice, ČR (CAS: 71-23-8)), jehož koncentrace mění rychlost šíření zvukových vln, a grafitu (druh: P (krystalicky grafitový pudr), obsah C 88 až 90 %, světlost ok 0,1 mm, KOH-I-NOOR GRAFIT, s. r.o., Netolice, ČR). Různou koncentrací grafitu lze dosáhnout požadovaného akustického útlumu materiálu.
Pro charakterizaci materiálů na výrobu fantomu byly připraveny vzorky s 20 % (obj.) želatiny s io různými poměry složek (n-propanolu a grafitu), čímž se dosáhlo různých akustických vlastností pro každou modifikovanou želatinu. Měření akustických vlastností vzorků probíhalo v experimentální soustavě, která obsahovala UZ vysílač a přijímač (hydrofon).
Mezi ně byl vložen vzorek umělé tkáně - tj. základní výplňové hmoty. Celá tato sestava byla ve vodní lázni o definované teplotě.
Na vzorcích byl naměřen útlum vlnění a dle vztahu a ---, kde Io je počáteční intenzita, x x je tloušťka materiálu (vzorky) a Ix je naměřená intenzita hydrofonem. Dále byla měřena rychlost UZ vlnění procházejícího materiálem podle rozdílu času vysílaného a přijímaného signálu. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce 2, tabulce 3 a na obr. 3.
-4CZ 25672 Ul
Tab. 2: Naměřené hodnoty rychlosti šíření prostředím při různých koncentracích n-propanolu (Wn-propanoi - objemové procento). Tučně je vyznačena koncentrace n-propanolu, která je nejblíže rychlosti šíření UZ v měkkých tkáních (játra, ledvina, slezina, svaly)
| 1Yn-propanol [% obj.] | U] |
| 0,02 | 1504 |
| 0,04 | 1518 |
| 0,06 | 1525 |
| 0,12 | 1551 |
| 0,24 | 1604 |
Tab. 3: Naměřené hodnoty koeficientu útlumu a pro různé koncentrace grafitu a frekvence 1 a 3 MHz Tučně je vyznačena koncentrace grafitu, která je nejblíže koeficientu útlumu UZ v měkkých tkání (játra, ledvina, slezina, svaly)
| Wgrafi, | a [dB·cm 1J | a [dB-cm |
| [% obj.] | pri 1 MHz | pri 3 MHz |
| 0 | 0,02 | 0,026 |
| 0,012 | 0,08 | 0,104 |
| 0,024 | 0,09 | 0,117 |
| 0,036 | 0,14 | 0,182 |
| 0,069 | 0,2 | 0,26 |
| 0,13 | 0,43 | 0,559 |
| 0,23 | 0,85 | 1,105 |
Jako nejvýhodnější složení základní výplňové hmoty bylo nalezeno následující složení: 79,9 % (obj.) vody, 20 % (obj.) želatiny a 0,1 % (obj.) n-propanolu.
Základní výplňová hmota M byla namíchána z želatiny s odpovídající koncentrací n-propanolu (viz tab. 4) a byla nalita do formy F fantomu.
Forma F byla pro tento účel umístěna ve speciálním mísovitém stojanu, který vytvořil dno odpovídající „břišní straně“ fantomu a zajistil horizontální polohu formy, aby bylo možné vyplnit celou formu F základní výplňovou hmotou Μ. V případě fantomu pro ultrazvukové zobrazování ío v módu B byly postupně zality hrudní kost B a předem připravený jeden nebo několik objektů O napodobujících orgány (např. ledvinu, játra, srdce).
Po ztuhnutí a zchladnutí základní výplňové hmoty M ve formě F fantomu bylo tělo fantomu vyjmuto ze stojanu a „břišní strana“ fantomu byla zakryta membránou napodobující kůži, která je ultrazvukově propustná, např. PE fólií. V praxi se ukázalo, zeje možné provádět měření i bez této fólie a fólie je užívána jen jako ochrana proti vyschnutí při uskladnění fantomu.
Objekty simulující orgány
Objekty O simulující orgány (srdce, játra, ledvinu) byly připraveny jako odlitky z výplňové hmoty specifického složení - viz následující tab. 4.
-5CZ 25672 Ul
Tab. 4. Složení základní výplňové hmoty M a výplňové hmoty pro odlití objektu O napodobujícího orgán. Koncentrace želatiny je 20 % (obj.).
| Orgán | Objemové % n-propanolu | Objemové % grafitu |
| Základní výplňová hmota | 0,10 | - |
| Ledvina | 0,14 | 0,22 |
| Játra | 0,16 | 0,20 |
| Srdce | 0,19 | 0,39 |
Pro vytvoření forem pro přípravu odlitků orgánů byl použit dvousložkový silikonový adiční kaučuk HT 33 Transparent (ELCHEMCo, s.r.o., Praha, ČR), vytvrzující se za normální pokojové teploty. Do připraveného kaučuku po částečném vytvrzení byly vloženy prasečí srdce, ledvina a játra vhodné velikosti, tak aby se z poloviny ponořily. Po vytvrzení materiálu byla spodní část takto získané formy, srdce, ledvina i játra postříkány separátorem Ambersil - Formula 10, (Ambersil House, Bridgewater, UK) a oba orgány byly zcela zality. Po vytvrzení byla forma rozpůlena a orgány vyjmuty. Do takto připravených forem byla nalita výplňová hmota - želatina s vhodnou koncentrací n-propanolu a grafitu, které odpovídají koncentraci pro měkké orgány (játra, ledviny a další). Po vyjmutí z forem byly odlitky O napodobující orgány vloženy postupně do formy F a zality základní výplňovou hmotou M, jak je schematicky znázorněno na obr. 4.
Příklad 2
Fantom pro dopplerovské vyšetření
Tělo fantomu
V provedení fantomu pro dopplerovské vyšetření byla použita forma F' znázorněná na obr. 2, tj. forma prakticky shodná s formou F z příkladu 1, kde jsou čela j_, V formy opatřena otvory 5 pro hadice 6, výhodně uložené pomocí průchodek vložených (zašroubovaných, vlepených) do otvorů
5. Konkrétně bylo vytvořeno 6 otvorů 5 o průměru 13 mm, do kterých byly vsazeny průchodky, opatřené z druhé strany olivkami, umožňujícími nasazení silikonových hadic 6 různých průměrů (7 až 13 mm) vytvářejících společně s propojovacími hadicemi 8 fluidický systém napodobující krevní oběhový systém. Celý fluidický systém byl navržen tak, aby i po zalití základní výplňovou hmotou M byly dobře vidět jednotlivé tloušťky hadic 6 a dala se jednoduše zjistit hloubka jejich uložení. Forma F' opatřená fluidickým systémem hadic 6 je znázorněn na obr. 5.
Suspenze simulující krev
Jako látka simulující krev byla zvolena karbonová suspenze z vody a karbonového prášku SILCARBON (active carbon powder (aktivní uhlí prášek)/200 g, Lach-Ner, s.r.o. (CAS: 744044-0)) v poměru 20:1 (obj.). SILCARBON je uhlíkatý produkt s pórovitou strukturou. Velikost mikročástic uhlíku je 5 až 50 pm. Takto vytvořená karbonová suspenze simuluje krevní elementy, především erytrocyty obsažené v krvi, na kterých dochází k odrazu UZ vlny. Na základě rozdílu frekvence vysílané a odražené (přijímané) UZ vlny se měří rychlost proudění krve cévami (na základě principu Dopplerova jevu).
Oběhový systém
Schéma zapojení oběhového systému je na obr. 6. Karbonová suspenze, která tvoří náhradu krve v oběhovém systému sestávajícího z hadic 6 a propojovacích hadic 8 fantomu, je poháněna pomocí odstředivého čerpadla P s elektronickým řízením (Laing DDC-IT Plus, řízené pomocí PWM modulace). Čerpadlo P poskytuje rychlost toku do 3,5 m-s'1 (maximální rychlost krve v cévách je 1,80, výjimečně 3,00 m-s1). Samotné řízení obstarává řídicí jednotka R, která je připojena k osobnímu počítači vybavenému speciálním řídicím programem. Prostřednictvím počítače, resp. řídicí jednotky je tak možné snadno měnit základní parametry průtoku, včetně možnosti
-6CZ 25672 Ul simulace pulzní vlny. Program umožňuje např. simulovat pulzní vlny kopírující průběh EKG a velmi realisticky tak modelovat skutečný krevní oběh.
Claims (10)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření, vyznačující se tím, že obsahuje- formu (F, F') pro vytvoření těla fantomu,- základní výplňovou hmotu (M) pro napodobení lidské tkáně, která vyplňuje formu (F, F'),- alespoň jeden objekt (O) napodobující orgán vytvořený z výplňové hmoty pro napodobení orgánu, který je umístěný v základní výplňové hmotě (M), a/nebo alespoň jednu hadici (6) napodobující cévu, která prochází základní výplňovou hmotou (M) a ústí oběma konci vně formy (F'),- případně kost (B) nebo její model,- případně povrch pro napodobení lidské kůže, který je přístupný pro ultrazvukovou sondu.
- 2. Fantom podle nároku 1, vyznačující se tím, že forma (F, F') obsahuje čela (1, 1'), boky (2, 2') a dno (3).
- 3. Fantom podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m , že základní výplňová hmota (M) je směs obsahující želatinu a n-propanol a výplňová hmota pro napodobení orgánu je směs obsahující želatinu, n-propanol a grafit.
- 4. Fantom podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že základní výplňová hmota (M) je tvořena 20% (obj.) želatinou s obsahem 0,1 % (obj.) n-propanolu a výplňová hmota pro napodobení orgánu je tvořena 20% (obj.) želatinou s obsahem 0,14 % až 0,19 % (obj.) n-propanolu a 0,22 % až 0,39 % (obj.) grafitu.
- 5. Fantom podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že čela (1, 1') formy (F') obsahují alespoň jeden otvor (5) pro hadicí (6), případně opatřený průchodkou s olivkou pro nasazení hadice (6).
- 6. Fantom podle nároku 5, vyznačující se tím, že obsahuje více hadic (6), výhodně odlišného průměru, a jednu nebo více pomocných hadic (8) pro vytvoření systému napodobujícího krevní oběhový systém.
- 7. Fantom podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že obsahuje čerpadlo (P) pro cirkulaci kapaliny napodobující krev.
- 8. Fantom podle kteréhokoliv z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že kapalinou napodobující krev je uhlíková suspenze.
- 9. Fantom podle nároku 8, vyznačující se tím, že uhlíková suspenze je suspenze uhlíkového prášku ve vodě, výhodně v poměru 1:20 (obj.), přičemž velikost mikročástic uhlíku je 5 až 50pm.
- 10. Fantom podle kteréhokoliv z nároků 5 až 9, vyznačující se tím, že dále obsahuje řídicí jednotku (R) pro regulaci průtoku kapaliny napodobující krev v systému hadic (6) napodobujícím krevní oběhový systém.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201327958U CZ25672U1 (cs) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201327958U CZ25672U1 (cs) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ25672U1 true CZ25672U1 (cs) | 2013-07-18 |
Family
ID=48856453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201327958U CZ25672U1 (cs) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ25672U1 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ306069B6 (cs) * | 2015-10-06 | 2016-07-20 | Fakultní nemocnice Ostrava | Mechanický fantom simulace pohybu ozařovaného ložiska tumoru |
| IT202200027195A1 (it) * | 2022-12-29 | 2024-06-29 | Univ Degli Studi Di Pavia | Dispositivo di simulazione vascolare per training medico di procedure eco-guidate |
-
2013
- 2013-05-21 CZ CZ201327958U patent/CZ25672U1/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ306069B6 (cs) * | 2015-10-06 | 2016-07-20 | Fakultní nemocnice Ostrava | Mechanický fantom simulace pohybu ozařovaného ložiska tumoru |
| IT202200027195A1 (it) * | 2022-12-29 | 2024-06-29 | Univ Degli Studi Di Pavia | Dispositivo di simulazione vascolare per training medico di procedure eco-guidate |
| WO2024141913A1 (en) * | 2022-12-29 | 2024-07-04 | Universita' Degli Studi Di Pavia | Vascular simulation device for medical training of ultrasound-guided procedures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Culjat et al. | A review of tissue substitutes for ultrasound imaging | |
| US20100196867A1 (en) | Phantom for ultrasound guided needle insertion and method for making the phantom | |
| US20080293029A1 (en) | Ultrasound Training Mannequin | |
| US7255565B2 (en) | Anthropomorphic phantoms and method | |
| US6790043B2 (en) | Method and apparatus for surgical training | |
| Poepping et al. | A thin-walled carotid vessel phantom for Doppler ultrasound flow studies | |
| US20090246747A1 (en) | Simulator for major surgical operations | |
| US4493653A (en) | Biopsiable ultrasound phantom | |
| CN103886796B (zh) | 一种用于手术模拟训练器中的器官灌注系统 | |
| CA2951051C (en) | Method for producing anatomical phantoms with constituents having variable densities | |
| US20050123178A1 (en) | Mulitimodality imaging phantom and process for manufacturing said phantom | |
| JP2007528029A (ja) | 医学的訓練および評価装置および方法 | |
| Nisar et al. | A simple, realistic walled phantom for intravascular and intracardiac applications | |
| Fürst et al. | Ultrasound-guided vascular access simulator for medical training: proposal of a simple, economic and effective model | |
| García-Carpintero et al. | Phantoms for ultrasound-guided vascular access cannulation training: a narrative review | |
| CZ25672U1 (cs) | Fantom pro ultrazvukové a/nebo dopplerovské vyšetření | |
| US6039573A (en) | Portable apparatus for simulating ultrasonic examinations | |
| Singh et al. | Customized low-cost model for hands-on training in intraoperative ultrasound for neurosurgeons: our experience and review of literature | |
| Seitzinger et al. | Development, evaluation, and overview of standardized training phantoms for abdominal ultrasound-guided interventions | |
| CN113724562B (zh) | 一种用于经颅超声扫查的仿体颅脑模型及其制备方法 | |
| JP4101149B2 (ja) | 超音波医学用生体近似ファントム | |
| Doctor et al. | A novel method for creating custom shaped ballistic gelatin trainers using plaster molds | |
| Grigorova et al. | Ultrasound Breast Phantom for Breast Biopsy Training | |
| RU213757U1 (ru) | Имитация головы пациента | |
| Willers et al. | 0031 Adamgel: An economical, easily prepared, versatile, selfrepairing and recyclable tissue analogue for procedural simulation training |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20130718 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20170521 |