RU235292U1 - Мультимодальная модель брюшной аорты с кальцинированной стенкой и аневризмой для лучевых исследований - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области медицины, биомедицинского моделирования, в частности к фантомам для исследований брюшной аорты, и может использоваться для обучения специалистов по проведению ультразвуковой диагностики щитовидной железы, манипуляций с ультразвуковой навигацией, проверки оборудования и создания новых диагностических методик и приборов. Полезная модель воспроизводит биомеханические характеристики тканей аорты, имеет толщину стенки, близкую к реальным значениям, содержит модель аневризмы и кальцинированных включений стенки. За счет этого достигается большая реалистичность модели и расширяется область применения. Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание мультимодального фантома для лучевых исследований, характеризующегося реалистичностью моделирования и следующей из этого реалистичностью условий наблюдения при помощи средств лучевой диагностики. Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение степени соответствия структуры фантома структуре брюшной аорты человека и следующее из этого повышение реалистичности и качества освоения методик лучевой диагностики, а также манипуляций, выполняемых с использованием фантома.

Description

Полезная модель относится к области медицины, биомедицинского моделирования, в частности к физическим моделям для исследований брюшной аорты, и может использоваться для симуляции компьютерно-томографических ангиографических (КТА), магнитно-резонансных (МРТ) и ультразвуковых (УЗИ) диагностических исследований, а также хирургических операций брюшного отдела аорты при обучении специалистов, проверки оборудования и создания новых диагностических методик и приборов.

Из уровня техники известен медицинский фантом [1] брюшного отдела аорты, изготовленный из изомальтового стержня из полиуретановой мембраны. Фантом имеет антропоморфную геометрию, полученную посредством сегментации КТА-изображений человека. Выше области бифуркации аорты на повздошные артерии размещена модель тромба, изготовленного из смеси смесь из агара (номер А-6924, Sigma Chemical, St-Louis, МО), глицерина (номер G-5516, Sigma Chemical), 0,5 г азида натрия (номер S-2002, Sigma Chemical), частиц целлюлозы (Sigmacell, номер S-5504, Sigma Chemical) и дистиллированной воды. Полученный фантом был визуализирован с помощью КТА, МРТ, УЗИ, причем для МРТ и УЗИ визуализация достигалась посредством включения в структуру фантома стеклянных сферических объектов.

Фантом [1] взят в качестве наиболее близкого аналога заявленного устройства, т.е. прототипа.

Недостатком прототипа является отсутствие моделирования стенки сосуда заданной толщины, отсутствие моделирования аневризмы просвета и кальционоза стенки.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание мультимодальной физической модели для лучевых исследований, имитирующего брюшную аорту человека с аневризмой и кальцинированной стенкой, и следующей из этого реалистичностью условий наблюдения при помощи инструментов лучевой диагностики.

В отличие от прототипа предлагаемая полезная модель в предпочтительном варианте исполнения изготовлена из силикона на платиновой основе с твердостью по шкале Шора равной 30 единицам, который обладает биомеханическими характеристиками, сходными с параметрами аортальной ткани [2]. Толщина стенки разработанной модели составляет 2 мм, что соответствует референтным значениям, полученным для реальных артериальных сосудов. Разработанная модель содержит имитацию аневризмы и кальцинированные включения в стенке, в отличие от прототипа.

Решение технической задачи достигается тем, что предлагаемая полезная модель, в отличие от прототипа [1], изготовлена из силикона, воспроизводящего биомеханические параметры реальной стенки сосуда, содержит имитацию аневризмы, кальцинированные включения в стенке.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение соответствия модели характеристикам брюшной аорты человека с аневризмой просвета и кальцинозом стенки и следующее из этого повышение реалистичности условий проведения экспериментов с использованием инструментов лучевой диагностики (КТА, УЗИ, МРТ), освоения методик и манипуляций с использованием заявляемой модели.

На Фиг. 1 представлен вид полезной модели.

Устройство состоит из антропоморфной модели брюшной аорты 1 с областью аневризматического расширения 2 и модели кальцинатов 3.

Все формирующие фантом модели получены в результате сегментации и анализа томограмм.

На Фиг. 2 представлен пример КТ-изображения физической модели.

На Фиг. 3 показан пример УЗИ-изображения физической модели в области, содержащей кальцинат.

На Фиг. 4 показан пример МРТ-изображения физической модели.

Заявляемая полезная модель может использоваться для разработки новых и оптимизации существующих протоколов сканирования для ультразвуковой визуализации, а также магнитно-резонансной и компьютерной томографии. Воспроизведение биомеханических характеристик сосуда позволяет использовать модель для отработки хирургических навыков в рамках обучения хирургов, например, в составе симуляторов сосудистой или абдоминальной хирургии. Как видно из Фиг. 2-4, с помощью модели можно получить изображения с четко различимыми контурами модели брюшной аорты, кальцинированной стенки, нормального просвета и аневризмы брюшной аорты.

На Фиг. 5-7 показаны внешний вид и томографические (КТ, МРТ) изображения фантомов, представляющих собой дополнительные варианты осуществления полезной модели. На Фиг. 5 показаны примеры фантома брюшной аорты в норме (слева) и с аневризмой без кальцинированной стенки (справа). На Фиг. 6 и 7 показаны КТ- и МРТ-изображения фантомов. Из приведенных рисунков видно, что ККТ-плотность материала, из которого изготовлена модель, позволяет достичь характерного для реальных сосудов эффекта неразличимости стенки от контрастированного просвета. На МРТ-изображениях стенка модели визуализируется за счет использования жидкости внутри и снаружи модели.

Работа с полезной моделью обеспечит получение навыков дифференциальной диагностики кальциноза и аневризмы, оценки размеров и морфологии просвета и стенки аорты и ее стенки брюшной аорты, разработки и оптимизации протоколов сканирования. Модель также позволяет освоить и развить навыки хирургических манипуляций с брюшной аортой.

Источники информации

1. Allard L. et al. A multimodality vascular imaging phantom of an abdominal aortic aneurysm with a visible thrombus // Medical Physics. - 2013. - T. 40. - № 6 Part 1. - C. 063701.

2. Обзор тканеимитирующих материалов для антропоморфного моделирования артериальных сосудов / Д.И. Абызова, М.Р. Коденко // Digital Diagnostics. - 2024. - Т. 5, № S1. - C. 155-156. - DOI 10.17816/DD626907.

Claims (4)

1. Модель брюшной аорты для компьютерно-томографических ангиографических, магнитно-резонансных и ультразвуковых исследований, содержащая антропоморфную модель аорты и имитацию аневризмы, отличающаяся тем, что:
2. в нее дополнительно введены модели кальцинатов, размещенные в стенке антропоморфной модели аорты,
3. при этом антропоморфная модель аорты изготовлена из силикона на платиновой основе с твердостью по Шору 30 ед. и имеет толщину стенки 2 мм,
4. а геометрия антропоморфной модели аорты, имитации аневризмы и моделей кальцинатов получена в результате сегментации и анализа компьютерных томограмм.