DE112015003396T5

DE112015003396T5 - Herstellungsmethode von anatomischen Phantomen mit Bestandteilen unterschiedlicher Dichten

Info

Publication number: DE112015003396T5
Application number: DE112015003396.3T
Authority: DE
Inventors: Fergal Kerins
Original assignee: Synaptive Medical Barbados Inc
Current assignee: Synaptive Medical Inc
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2017-04-13
Also published as: CA2951051C; WO2016011539A8; GB2546638A; GB2546638A8; GB2546638B; US20180225994A1; US9947242B2; GB201702351D0; US20160027341A1; CA2951051A1; WO2016011539A1

Abstract

Die gegenwärtige Veröffentlichung veröffentlicht eine Methode ein anatomisches Phantom eines anatomischen Teils mit unterschiedlichen Komponenten und mit unterschiedlichen Dichten, herzustellen. Diese Methode beinhaltet die Bereitstellungen eine Form eines anatomischen Teils, die Bereitstellungen einer Form, die in Größe und Form, der des ersten Bestandteils des anatomischen Teils entspricht. Eine erste Flüssigkeit wird in eine Bestandteils-Form gefüllt und gefroren, welche dann in eine größere, anatomische Form platziert- und an der Stelle unterstützt wird, die der eigentlichen Stelle des eigentlichen anatomischen Teils entspricht. Die größere Form wird dann mit einer zweiten Flüssigkeit gefüllt, die, nach einem Gefrier-Tau-Zyklus ein Gel hervorbringt, um die gefrorene, erste Flüssigkeit in der zweiten Flüssigkeit zu umhüllen und die Temperatur wird bis zum Gefrieren der zweiten Flüssigkeit gesenkt. Die Kombination wird dann aufgetaut, um ein anatomisches Phantom eines anatomischen Teils herzustellen, welches eine fortlaufende Naht zwischen dem ersten Bestandteil und das verbleibenden anatomischen Teil aufweist, welches durch das Polyvinyl Alkohol-basierte Gel repräsentiert wird. Die erste und die zweite Flüssigkeit haben eine derartige Zusammensetzung, dass sie nach dem Durchlauf eines Gefrier-Tau-Zykluses unterschiedliche Dichten aufweisen, die sich den unterschiedlichen Dichten des anatomischen Teils annähern, wobei das zweite Produkt ein Gel ist, welches das erste Produkt umhüllt.

Description

FELD
Diese Veröffentlichung bezieht sich auf die Methode ein anatomisches Phantom mit unterschiedlichen Dichten herzustellen.
HINTERGRUND
Realistische, anatomische Phantome sind aus vielen Gründen sehr nützlich, dieses schließt ein, ist aber nicht limitiert auf die Ausbildung der Chirurgen oder des Klinkers für praktische medizinische Eingriffe. Für diese Anwendungen sind die am Besten nutzbaren Phantome derart konstruiert, dass sie realistische, biomechanische Eigenschaften der eigentlichen Gewebezonen aufweisen, in denen der Eingriff vorgenommen wird oder welche, während des medizinischen Eingriffs durchbrochen werden. Ein solches Phantom muss demnach so gut wie möglich dem eigentlichen Gewebe, was während der Operation angetroffen wird, entsprechen,
zum Beispiel, gesundes Gewebe ist generell biomechanisch unterschiedlich von Tumor Gewebe, wenn es sich um eine Tumor Resektion geht. Auch im Beispiel des Gehirns, verschiedene sub-anatomische Strukturen innerhalb des Organs variieren in ihrer Härte und ihrer Position und in ihrer Entfernung vom chirurgischen Zielort, und können benutzt werden, um den besten Weg zum gewählten Zielort zu planen. Demzufolge würde ein realistisches Phantom, Gewebe Material für einen jeden Gewebetyp imitieren, welches während des medizinischen Eingriffs angetroffen wird. Die unterschiedlichen Gewebe-, Tumor-Typen können durch unterschiedliche, Dichte, Position, und Orientierung charakterisiert sein. Zum Beispiel, Tumore sind normalerweise nicht durch richtungs-orientiertes Gewebe (wie bei Muskel-Gewebe, Bändern, Sehnen usw.) charakterisiert und haben üblicherweise, im Vergleich zu gesundem Gewebe, unterschiedliche Dichte.
Ein Typ eines anatomischen Phantoms welches benutzt wird, ist aus Crygel Material. Gegenwärtig werden Phantome aus Cryogel Strukturen hergestellt, die Domains unterschiedlicher Dichte haben, indem zunächst unterschiedliche Domains separate hergestellt-, und danach mit den Domains verschiedener Dichten zusammen gebracht werden, um ein Endprodukt, zu erhalten, welches mehrfach aus Dichten-Domains besteht. Diese Technik hat seine Grenzen, da eine, aus Cryogel hergestellte Struktur, zwei Gefrier-Zyklen (FTC) (Gefrier-Tau-Zyklen) durchlaufen muss, welche die Minimal Steifheit limitiert, wodurch durch mehrfache (FTC) (Gefrier-Tau-Zyklen) die Rigidität erhöht wird. Demnach, muss derzeit, das steife Material durchdrungen oder durchschnitten werden, wodurch das Rückfüllen der Lösung mit unterschiedlichen Lösungen ermöglicht wird, damit eine Mehrfach-Dichte Domain-Struktur geschaffen werden kann, die keine Unterbrechungen, Nähte/Säume zwischen den verschiedenen Strukturen aufweist. Das Thema der begrenzten Rigidität und das der ununterbrochenen Domains, sind Hindernisse im Bezug auf die Details, welche erzielt werden können.
Folglich, wäre es von Vorteil eine Methode zu entwickeln, die es möglich macht anatomische Phantome mit nahtlosen Domains, unterschiedlichen Dichten zu produzieren.
SUMMARY
Die gegenwärtige Veröffentlichung zeigt eine Methode für die Produktion eines anatomischen Phantoms eines anatomischen Teils, mit Komponenten unterschiedlicher Dicht auf, bestehend aus:

a) Bereitstellung einer Form eines Anatomischen Teils;
b) Bereitstellung einer Bestandteils-Form, die der Größe und Form des zu formenden Teils des anatomischen Teiles entspricht, Platzierung der Flüssigkeit in die Bestandteils-Form;
c) Gefrieren der Flüssigkeit in der Bestandteils-Form;
d) Platzieren der gefrorenen Flüssigkeit in der Form und Unterstützen der gefrorenen Flüssigkeit an der Stelle, die dem eigentlichen Ort des Bestandteils am eigentlichen anatomischen Teil entspricht;
e) Füllen der Form mit der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe, zur Umhüllung der gefrorenen Flüssigkeit in der Hydro-Gel Vorstufe;
f) Gefrieren der Hydro-Gel Vorstufe; und
g) Auftauen der gefrorenen Flüssigkeit und der gefrorenen Hydro-Gel Vorstufe, zusammen produziert eine nahtlose Hydro-Gel Hülle gefroren und flüssig, zwischen den Bestandteilen des anatomischen-, durch das Hydro-Gel geformten Teils, und wobei die Flüssigkeit und die Hydro-Gel Vorstufe eine derartig ausgewählte Zusammensetzung hat, dass durch das gemeinsame Auftauen, ein Produkt von gefrorener, auftauender Substanz und das Hydro-Gel in unterschiedlichen Dichten entsteht.

Ein weiterer Verkörperungs-Aspekt wird hierin veröffentlicht, welcher die Methode eines Hydro-Gel-basierten anatomischen Phantoms eines anatomischen Teils mit Komponenten unterschiedlicher Dichten beinhaltet:

a) Bereitstellung der Form für das anatomische Teil;
b) Bereitstellung eines Bestandteils, welches die Größe, Form und Dichte, entsprechend des wirklichen Teil, des tatsächlichen anatomischen Teils hat, und das Platzieren des Bestandteils in der Form und das Unterstützen dieser an der Stelle in der Form, die der eigentlichen Platzierung im wirkliche Bestandteil des eigentlichen anatomischen Teils, entspricht;
c) Füllen der Form mit der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe, zum Umhüllen des Bestandteils mit der Hydro-Gel Vorstufe; und
d) Aussetzen der Hydro-Gel Vorstufe zu einem Vernetzungsmittel, um in der Hydro-Gel Vorstufe eine Vernetzung zur Herstellung eines Hydro-Gels zu erreichen, wobei die Hydro-Gel flüssige Vorstufe so ausgewählt wird, das sie einmal vernetzt, und das restliche Hydro-Gel einer Dichte entsprechend des Gewebes des anatomischen Teils, welches durchs Hydro-Gel repräsentiert werden soll, entspricht.

Es wird eine Methode aufgezeigt, wie ein Hydro-Gel-basiertes anatomisches Phantom eines anatomischen Teils, mit Komponenten unterschiedlicher Dichte, mit folgenden erforderlichen Schritten hergestellt wird:

a) Bereitstellung einer Form des anatomischen Teils;
b) Bereitstellung einer Bestandteils-Form, die die Größe und Form, entsprechend des zu formenden Teils hat, und Platzieren einer Flüssigkeit in der Bestandteils-Form;
c) Gefrieren der Flüssigkeit in der Bestandteils-Form:
d) Platzieren der gefrorenen Flüssigkeit in der Form und das Unterstützen der gefrorenen Flüssigkeit an der Stelle der Form, die der eigentlichen Stelle des Bestandteils, des eigentlichen anatomischen Teils, entspricht;
e) Füllen der Form mit der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe, die die gefrorene Flüssigkeit der Hydro-Gel Vorstufe umhüllt;
f) Gefrieren der Hydro-Gel flüssigen Vorstufe, und
g) Das gemeinsame Auftauen der gefrorenen Flüssigkeit und der gefrorenen Hydro-Gels Vorstufe, erzeugt eine gefrorene, getaute Hydro-Gel Hülle, die die Komponente des anatomischen Teils nahtlos mit dem Rest des anatomischen Teils durch die getaute, gefrorene Flüssigkeit verbindet, und den Rest des anatomischen Teils durch das Hydro-Gel formt, und wobei die Flüssigkeit und die Hydro-Gel Vorstufe eine Zusammensetzung haben, die so ausgewählt ist, das durch das gemeinsame Auftauen, ein Produkt der gefrorenen auftauenden Substanz einsteht und ein Hydro-Gel, welches unterschiedlichen Dichten aufweist.

Weiteres Verständnis über die funktionalen und vorteilhaften Aspekte dieser Erfindung können durch die folgenden detaillierten Beschreibungen und Zeichnungen vermittelt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der hier dargelegte Sachverhalt wird durch die folgenden, detaillierten Beschreibungen, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstanden, die ebenfalls einen Bestandteil dieses Antrags darstellen, und diese sind wiefolgt:
Bild 1 ist eine Darstellung eines Beispiels eines port-basierten chirurgischen Vorgehens. Ein Port wird entlang des Sulci / der Gewebefurchen eingesetzt, um einen, sich tief im Gehirn befindlichen, Tumor, zu erreichen.
Bild 2 ist eine Darstellung eines Trainingsbeispiels in vergrößerter Ansicht, welche Teile der Basis-Komponente, also auch der Trainings-Komponente aufzeigt.
Bild 3 ist eine Darstellung eines Beispiels einer Basis-Komponente des Training Models, welche das Basis-Tablet, den Kopf und den Schädel zeigt.
Bild 4 ist eine Darstellung eines Beispiels einer Basis-Komponente eines Training Models ohne den Schädelteil, es zeigt Markierungs- und Bezugswerte, die für das Registrieren der erworbenen Bilder, unter Benutzung unterschiedlicher Modalitäten, wichtig sind.
Bild 5 ist eine Darstellung eines Beispiels einer Basis-Komponente des Training Models, welches eine Trainings-Komponente aufzeigt.
Bild 6 ist ein Diagramm, welches eine idealisierte Veranschaulichung eines komplexen Domains darstellt, mit drei generellen sphärischen Volumen unterschiedlicher Größe und Form, die ineinander so eingenistet sind, dass ein jeder innerer Kreis von seinem Domain umgeben ist.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG
Verschiedene Verkörperungen und Aspekte der Veröffentlichung werden mit Referenz auf die unten angegebenen Details diskutiert. Die nachfolgenden Beschreibungen und Zeichnungen sind illustrativ für diese Veröffentlichung gedacht, und sind nicht als für die Veröffentlichung limitierend zu sehen. Zahlreiche spezifische Details sind beschrieben, um ein gründliches Verständnis der verschiedenen Verkörperungen in der gegenwärtigen Veröffentlichung zu gewährleisten. Jedoch in gewissen Fällen, wohl bekannte, oder konventionelle Details werden nicht beschrieben, um eine präzise Diskussion über die Verkörperung in dieser Veröffentlichung zu ermöglichen.
Wie hierin verwendet, man bezeichnet Hydro-Gel als ein Material, welches durch die Vernetzung von Polymer Ketten, mittels physischer, ionischer oder kovalenter, Wechselwirkungen geformt wird, und welches die Fähigkeit besitzt Wasser zu absorbieren. Ein Beispiel einer solchen physikalischen Wechselwirkung aus der Hydro-Gel entstehen kann, ist eine thermale Behandlung der Hydro-Gel Vorstufe, welche bevor diese dem Gefrier-Tau-Zyklus unterzogen wird, eine Flüssigkeit ist oder nahezu flüssig ist. Dieses Verfahren des Gefrierens der flüssigen Vorstufe, agiert als das Gefrieren des Wassers, welches sich in der Polymer/Wassermischung befindet und Eisteilchen verursacht, die begrenzte topologische Beweglichkeit der Moleküle in den Polymer-Strängen durch andere Ketten, die dadurch eine „Verstrickung“, ein Vernetzen verursacht, wodurch das Hydro-Gel produziert wird. Hydro-Gels welche durch einen Gefrier-Zyklus hergestellt wurden, werden manchmal auch „Crygels“ genannt.
Hydro-Gels mit der Charakteristik der Kreuz-Vernetzung werden durch ionische oder kovalente Wechselwirkungen produziert und normalerweise benötigt man ein Kreuzverbindungs-Mittel (XL) und/oder ein Initiator und Aktivator wie bei der Heiz- oder Strahlungs-Methode.
Die Worte „beinhaltet“ und „beinhalten“ werden hier als inklusiv ausgelegt und offen und unbefristet, und nicht exklusiv. Im Besonderen, wenn diese in der Spezifizierung und in den Ansprüchen benutzt werden; die Begriffe „beinhaltet’ oder „beinhalten“ und Variationen davon, entsprechen den spezifischen Merkmalen, Schritten oder Komponenten. Der Terminus „Exemplarisch“ bedeutet „als ein Beispiel, Fall oder Illustration dienend,“ und sollte hier nicht als bevorzugt oder vorteilhaft, gegenüber anderen Konfigurationen, gedeutet werden.
Der hierin benutzte Begriff „Patient“ ist nicht auf den menschlichen Patienten begrenzt und könnte auch ein jeglicher, zu behandelnder Organismus sein, wofür das hier-beschriebene Planungs- und Navigation System verwendet wird.
Wenn ein chirurgischer und diagnostisches Prozess durchgeführt wird, in dem das Gehirn betroffen ist, neuro-chirurgische Techniken, wie Kraniotomie, oder ein minimal invasiver Eingriff, wie eine Endo-nasale Chirurgie oder eine Port-basierte chirurgische Methode, kann diese durchgeführt werden, um Zugang zum Gehirn zu erlangen. In derartigen Prozessen, wie angegeben, handelt es sich um ein medizinisch, invasives Verfahren im Säugetier-Kopf. Zum Beispiel, in der Port-basierten, chirurgischen Methode, wie in BILD 1 dargestellt, wird ein generell zylindrischer Port (100) entlang der Gewebefurchen (110) des Gehirns eingeführt (120), um den Tumor (130) zu erreichen, der tief im Gehirn lokalisiert ist. Der zylindrische Port (100) gibt dem Chirurgen Zugang zum Inneren Teil des Gehirns des Patienten, an dem operiert wird.
Entsprechend der hier gegebenen Verkörperung, die Simulation dieses Prozesses kann dadurch erreicht werden, in dem man ein Gehirn Model benutzt, welches die Simulierung des Eingriffs durch eine oder mehrere Schichten des Kopfes zulässt. Ein derartiger Prozess kann Perforieren, Bohren, Stanzen, Piercing oder eine jegliche andere angebrachte Methode als Ansatz haben, je nach Notwendigkeit für eine Endo-Nasale, Port-basierte, oder traditionelle Kraniotomie. Zum Beispiel, einige der gegenwärtigen Veröffentlichung zeigen Gehirn Modelle auf, die aus einer künstlichen Schädelschicht bestehen, welche für einen simulierten Prozess des Eindringens in einen Säugetier-Schädel geeignet ist. Wie in weiteren Details unten beschrieben, wenn einmal in die Schädelschicht eingedrungen wurde, kann das medizinische Verfahren, welches mit Hilfe des Training Modells simuliert wird, weitere Schritte der Diagnose und/oder der Behandlung verschiedener medizinscher Zustände beinhalten. Diese Bedingungen können normal erscheinende Strukturen beinhalten, aberrante oder anormale Strukturen, und/oder anatomische Aspekte darstellen, die dem Schädel unterliegen und möglicherweise im Gehirn Material eingebettet sind.
In einigen Beispiel-Verkörperungen kann das Gehirnmodel verwendet werden, um den medizinischen Eingriff, der einen Gehirntumor beinhaltet, der für die Resektion ausgewählt wurde. In einem solchen Verkörperungs-Beispiel, besteht das Gehirnmodel aus einem Gehirnmaterial, welches in sich einen Gehirntumor simuliert. Dieses Gehirnmaterial simuliert, nachahmt oder imitiert wenigstens einen Teil des Gehirns, auf den der medizinische Eingriff ausgerichtet- oder fokussiert ist.
Die oben beschriebene Simulation eines medizinischen Eingriffs, wird durch die Simulation von sowohl dem chirurgischen Eingriffen selbst, als auch den damit verbundenen Imaging Schritten, im Vorfeld der Operation (Prä-operatives Imaging) und auch während der Operation (Intra-operatives Imaging) erreicht. Die prä-operative Imaging Simulation wird für das Training des chirurgischen Teams an co-registrierenden Bildern benutzt, und zwar durch mehr als eine Image-Methode, wie Magnetfeld Resonanz (MR), Computer Tomographie (CT) und Positron Emission Tomographie (PET). Entsprechende Co-Registration geometrisch angeglichener Bilder verschiedenster Modalitäten, ermöglichen demnach die chirurgische Planung, und man kann die betroffenen Regionen im menschlichen Körper identifizieren, sowie dabei auch eine geeignete Route zu finden, um diese zu erreichen. Eine weitere Anwendung des Prä-operativen Imaging ist, die Image Parameter zu optimieren, so dass die klinisch relevanten Bilder vor dem chirurgischen Eingriff gemacht werden können. Zum Beispiel, prä-operative MR Aufnahmen müssen auf eine ganz spezifische Weise gemacht werden, um sicher zu stellen, dass die gespeicherten Daten auch genutzt werden können, um tractographische Informationen herzustellen, wie Diffusions-Tensor-Imaging (DTI), welches die Position und die Richtung des Gehirntracks anzeigt, was vom Chirurgen nicht visuell erkennbar ist. Intra-operatives Imaging wird benutzt, um den Chirurgen während des Eingriffes genauestens zu leiten und zu dirigieren, während Beschädigung des Gehirntracks so gut wie möglich, verhindert wird.
BILDER 2–5 zeigen eine Vergrößerung eines Beispiel Modells oder Phantoms überwiegend auf (250) sichtbar, welches für Trainingszwecke oder Simulation des medizinischen Eingriffs in einen Säugetier-Kopf geeignet ist. Das Trainingsmodell (250) kann auf jede Größe eines Säugetier-Kopfes oder einen Teil davon, angepasst werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Personen, die trainiert werden sollen, eine Vielzahl von Rollen spielen kann, dies schließen ein, aber sind nicht limitiert auf, ein medizinischer Arzt, Assistenzarzt, Student, Forscher, Geräte Techniker, oder andere Praktizierende, Professionelle, oder Personal. In anderen Verkörperungen, können diese Modelle Simulationen beinhalten, die automatisches Aspekte beinhalten, wie Roboter animierte, chirurgische, und/oder diagnostische Systeme.
BILD 2, zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Beispiels eine Training Models (250), welches eine Basis Komponente und eine Training Model aufzeigt. Die Basis Komponente besteht aus einer Tablett Komponente (200) und einer Kopf Komponente. Die Kopf Komponente besteh aus einer Schüssel Komponente (210) und einer Schädel Komponente (220). Die Training Komponente kann ein Gehirn (230) mit den folgenden Schichten beinhalten: Dura, CSF (Rückenmarks-Schlüssigkeit), Gefäße, Weiße Gehirnmasse, Graue Gehirnmasse (is grey the color of a tumor ??), Faser Bündel oder Furchen, Ziel Tumore, oder andere anormale Strukturen. Die Trainingskomponente kann auch die zuvor erwähnte Schädel Komponente (220) beinhalten, wenn sie aus einem Material gefertigt wurde, welches den Schädel imitiert. Wahlweise kann das Trainings Model (250) auch mit einer abdeckenden Hautschicht (nicht dargestellt) versehen sein. Außerdem, kann die Basis Komponente am Tablett, eine Halterung (240) haben, die das Anbringen von Markierung- oder Referenzpunkten für die Navigation erleichtern.
BILD 2, zeigt die Tablett Komponente (200), welche ein Teil der Basis Komponente ist, die den Training Behälter, inklusive Sockel (242) darstellt, welcher wiederum der Größe der Schüssel-Komponente (210) gemäß, dimensionalisert ist. Demnach ist die Training Komponente derart dimensionaliert, konfiguriert, und anderseits adaptiert, so dass sie mit, oder wahlweise zur Basis Komponente, und insbesondere mit dem Training Komponenten-Behälter verbunden werden kann, so das die Basis Komponente und die Training Komponente zusammengefügt werden können, so dass sie das Training Model (250) ergeben.
Die Basis Komponente kann eine jegliche Größe, Form und Konfiguration haben, solange sie der Training Komponente entspricht, die innerhalb des Training Behälters montiert werden kann, und diese in einer Position, die den zu trainierenden medizinischen Eingriff möglich macht. Die Basis Komponente beinhaltet Aspekte welche das Registrieren der Markierungs- und Bezugspunkte, Berührung-Orte, und Gesichts-Kontouren für das 3-D Oberflächen Scanning. MR, CT, Optische Coherenz-Tomograhie (OCT), Ultraschall (US), PET, Optische Registration oder Gesichts-Registration ?? Facial Registration möglich macht. Darüber hinaus ist die Basis Komponente derart angepasst und konfiguriert, dass sie die Training Komponente, während der darzustellenden medizinischen Prozedur, die während des Trainingsvorgangs simuliert werden soll, in einer relativ stabilen und fixierten Position hält. Die Basis Komponente bietet beides, mechanische Unterstützung während des Trainingsvorgangs und hilft dabei, die richtige Ausrichtung für die Trainingskomponente, die die eigentliche Positionierung des Kopfes des Patienten, während des chirurgischen Eingriffs imitiert.
BILD 2 und 3, wie oben angemerkt, kann die Basis Komponente eine Kopf Komponente (210) und eine Tablet Komponente (200) haben. Die Tablet Komponente (200) ist in Größe, Konfiguration oder anderseits adaptiert, so dass sie mit, oder ergänzend zur Kopf Komponente (210) benutzt werden kann. Die Tablett Komponente (200) und der Sockel (242) sind derart adaptiert oder konfiguriert, damit sie die Kopf Komponente (210) während der Durchführung des Imaging oder des zu simulierenden medizinischen Eingriffs, in relative stabiler und fixierte Position hält. Dies kann durch die Verwendung von mechanischen Bestandteilen wie ein Schnapp-Mechanismus, durch den die Kopf-Komponente (210) mit der Tablet Komponente (200) verbunden werden kann. Die Tablett Komponente (200) kann einen Trog (244) haben, um Flüssigkeiten aufzufangen, und kann Einsatzpunkte haben, in welche Geräte eingesetzt werden können, die der Image Registration und/oder dem zu trainierenden, medizineschen Eingriff hilfreich sind.
Die Kopf Komponente (210) kann größenmäßig angepasst, konfiguriert oder anderseits adaptiert werden, damit sie mit, oder zusätzlich mit einer Tablet Komponente (200) und der Training Komponente (230) kompatible ist. Die Kopf-(Schüssel)Komponente (210) ist adaptiert und konfiguriert, um eine anatomisch korrekte chirurgische Positionierung zu ermöglichen. Dies könnte das Befestigen der Kopf Komponente (210) mittels der Schädelklemme oder Kopfstütze, zum Beispiel einer Mayfield Schädelklemme ermöglichen. Diese Kopf Komponente (210) kann auch derart angepasst oder konfiguriert werden, dass sie anatomisch korrekte Imaging Positionierung für eine jegliche vorstellbare Imaging Modalität möglich macht, inklusive, aber nicht begrenzt auf, MR, CT, OCT US, PET, optische Registration oder Gesichtsregistration. Zum Beispiel, die Kopf Komponente (210) kann zurückliegenden / supine, innerhalb des magnetischen Resonanzaufnahmen (MRI) Gerätes positioniert werden, um anatomisch genaue koronares Imaging zu ermöglichen.
In einigen Verkörperungen ist die Kopfkomponente (210) derart geformt oder konfiguriert, dass sie einen kompletten oder ganzen Schädel simuliert. Mit anderen Worten, die Trainingskomponente besteht aus dem Schüsselbereich (210) und dem Schädelbereich (220), wobei der Schüsselbereich (210) weitere Teile eines kompletten Schädels und Kopfes beinhaltet. In einigen Verkörperungen, wie in BILD 2, ergeben die Kopf Komponente, z. B., der Schüssel Bereich, (210) und der Schädel Bereich (220), und die Training Komponente (230) zusammen einen komplett simulierten Schädel oder zusammen ergeben einen simulierten Kopf, inklusive Schädel (220) und Gehirn (230). Der simulierte Kopf der im Trainings Model (250) zu sehen ist, verbessert das allgemeine Wirklichkeits-Gefühls des Simulations-Training Erlebnisses.
Zusätzlich zur Basis- und der Trainingskomponente des Training Models (250), und im Besonderen die Kopf Komponente, kann auch ein oder mehrere äußere anatomische Markierungspunkte oder Bezugspunkte (400), wie in BILD 4 gezeigt, haben, und zwar so, dass sich der Mediziner zum Zweck der Image Registrierung darauf verlassen kann; zum Beispiel, Berührungspunkte, orbitale Oberfläche, Nasenknochen, mittlere Nasenmuschel, unterer Nasengang, Okzipital Knochen, Nacken und Nasen Passagen. Diese Bestandteile sind beim Registrieren der Trainingskomponente zum prä-operativen Imaging, wie mit MR, CT, OCT, US, PET, zum navigieren mit den entsprechenden chirurgischen Werkzeugen hilfreich.
In dieser Hinsicht ist während der Kraniotomie, die Navigation zur Festsetzung der Platzierung des Lochs oder des Weges durch den Schädel des Patienten, oftmals für den Erfolg des medizinischen Eingriffs von kritischer Bedeutung. Dementsprechend, externe anatomische Markierungs- oder Berührungspunkte werden vom simulierten Kopf angegeben, um Training am richtigen Trainingsmodel und richtigen Registrierungen mittels der aufgezeichneten Bilder zu erzielen. Diese anatomischen Bezugs- und/oder Berührungspunkte können auch benutzt werden, um Registrierungs-Geräte, zum Beispiel, eine Gesichts-Registrations-Maske oder Markierungspunkte oder fiduzielle Grenzpunkte, zu befestigen. Demnach sind das Training Model (250), und im Besonderen der simulierte Kopf, inklusive des Gehirns (230), Schüssel (210) und der Schädelkappe (220), sind größenmäßig, konfiguriert und derart geformt, um dem Kopf des Patienten, an dem der medizinische Eingriff durchgeführt werden soll, ähnlich zu sein. In anderen Worten, die Kopf Komponente kann beides, „lebensgleich“ und „in Lebensgröße“ sein.
Die Basis Komponente kann aus einer Variation von Materialien bestehen, die für die Trainings-Komponente geeignet sind, und welche für die Herstellung einer Form geeignet und formbar sind, oder anderweitig konfiguriert werden können, und dem simulierten Kopf, wenn dieser mit der Trainings-Komponente verbunden ist, Halt geben. Zum Beispiel kann die Basis-Komponente aus einer passenden Abdruckmasse, Abdruck-Zusammensetzung, oder Gips bestehen. Die Basis-Komponente kann auch aus unnachgiebigem, nicht-reflektierenden, eisenfreiem, nichtporösem, reinigungsfähigem und leichtgewichtigem Material bestehen, zum Beispiel, einem Urethan oder Acrylonitril Butadien Styren (ABS). Darüber hinaus können die Schüssel- (210) und die Schädel-Komponente (220) der Basis-Komponente auch aus Materialien bestehen, die während dem Imaging Prozess sichtbar sind und die Registration ermöglichen. Das Material der Schüssel- (210) und der Schädelkappen-Komponente (220) der Basis kann demnach wahlweise durch das MR, CT und/oder das PET erkannt werden.
Wie in BILD 5 dargestellt, sind die Trainings-Komponente (230) und die Basis-Komponente (210) ergänzend oder austauschbar zu verwenden, so dass wenn die Trainings-Komponente (230) am Sockel (242), an der dafür vorgesehenen Stelle im Tablet (244) befestigt ist, diese zusammen das Training Model (250) bei dem die Schädelkappe (220) entfernt wurde. Darüber hinaus sind die Konfigurationen und Dimensionen der Trainings-Komponente (230) und der Schüssel-Komponente (230) derartig verfügbar, dass sie entweder feststehen oder von der Schüssel-Komponente (210) trennbar sind.
In einigen Ausführungen, um den Austauschen oder Ersetzen der Trainings-Komponente(230) in der Schüssel-Komponente (210) zu ermöglichen, ist die Trainings-Komponente entfernbar oder freigebbar. Jegliche Befestigungen oder Halterungsmechanismen können verwendet werden, die das Sichern der Trainings-Komponente (230) im Behälter ermöglichen, während sie auch das schnelle Abkoppeln, Loslassen und Entfernen der Trainings-Komponente (230) wunschgemäß, nach nach Bedarf, erlaubt. In einigen Ausführungen kann die Trainings-Komponente (230), innerhalb der Schüssel-Komponente (210) losgelassen und abmontiert werden, um die mechanische Halterung der Gehirn-Komponente (230) im Schädel (220) nachzuahmen.
Demzufolge, im Beispiel der gegenwärtigen Ausführung kann die Trainings-Komponente (230) aus der Schüssel-Komponente (210) entfernt und mit einem alternativen Ersatzteil oder einer Austausch-Trainingskomponente, je nach Belieben und Notwendigkeit, vom Benutzer des Trainingsmodels (250) ausgetauscht werden. Zum Beinspiel, die Ersatz-Trainingskomponente (230) kann dort benutzt werden, wo die vorherige Trainingskomponente (230), während des Trainings des Eingriffs beschädigt oder modifiziert wurde. Eine alternative Trainingskomponente (230) kann fürs Training eines speziellen, medizinischen Eingriffs oder entsprechend eines bestimmten Patientenzustands adaptiert oder designed werden, wobei die Wiederverwendung der Schüssel-Komponente (210) möglich ist.
Alternative, wie angegeben, kann es sein, dass im Trainingsmodell (250) die Schüssel-Komponente (210) nicht mit dabei ist. In diesem Fall, können die anderen Komponenten, bestehend aus Trainingsmodel (250), wie die Trainingskomponente (230) allein, direkt von den unterstützenden Strukturen oder Hilfsmechanismen (nicht gezeigt) unterstützt werden, was nicht wie ein Säugetierkopf aussieht. Im Besonderen, können die Hilfsstrukturen die Trainingskomponente (230) ohne die anderen Komponenten des Trainingsmodels (230), in der gewünschten Orientierung halten. In einer derartigen Ausführung, kann die Trainingskomponente (230) los-lasbar angebracht- oder mit Hilfsstrukturen befestigt sein, und zwar so, dass die Trainingskomponente (230) von der Hilfsstruktur entfernt werden-, und mit einer alternativen Austausch-Trainingskomponente (230) wahlweise oder je nach Bedarf, vom Benutzer der Trainingskomponente (250) ersetzt werden kann.
Die derzeitige Erfindung aus auf eine Methode, die zur Herstellung eines anatomischen Phantoms eines anatomischen Teils, welches Bestandteile unterschiedlicher Dichte hat, ausgerichtet, welches die Dichten eines eigentlichen Bestandteils eines anatomischen Teils repräsentiert. Zunächst wird eine Form des anatomischen Teils erstellt. Im Fall, dass die anatomischen Phantome für generelle Trainingszwecke und nicht Patient-spezifisch sind, können sie generische Größen, Formen und Bestandteile des anatomischen Teils haben, und können Anatomie-Atlanten entnommen werden. Wenn sie jedoch für ein Patienten-spezifisch gedacht sind, kann die Form des anatomischen Teils durch präg-operatives Imaging des anatomischen Teils des Patienten, derart, aber nicht limitiert auf Röntgen, Positron-Emissions-Spektroskopie (PET), Magnet-Resonanz Imaging (MRI), Optische Kohärenz Tomographie (OCT), Ultraschall (US), oder durch einfaches Laser-Oberflächen-Scanning des anatomischen Teils, um nur einige zu nennen, erstellt werden.
Wenn die Form des anatomischen Teils hergestellt worden ist, wird eine Bestandteils-Form von einem oder mehreren Bestandteilen erstellt, die zum Phantom dazugehören. Diese Bestandteile können andere anatomischen Komponenten des anatomischen Teils sein, zum Beispiel, wenn das anatomische Teil das Gehirn eines Patienten ist, die anderen Bestandteile können verschiedene Strukturkomponenten sein, wie zum Beispiel Tumor Substanz ??Grey Matter, im Gegensatz zu Kleinhirn-Mark, Faserbündel, Tumore, die sich an einer oder mehreren Stellen befinden, um nur einige Möglichkeiten aufzuzeigen. Diese Bestandteils-Form wird entsprechend der Größe und Form des/den bestimmten Bestandteils/en, dem/denen es entsprechen soll, hergestellt. Zum Beispiel, wenn der darzustellende Bestandteil ein Gehirntumor ist, wird die Tumor-Form, für die, die Form und Größe, durch präoperatives Imaging bestimmt wurden, dementsprechend gefertigt.
Die erste Flüssigkeit wird in eine Bestandteils-Form eingefüllt und wird dann gefroren, wird dann in die gefrorene Flüssigkeit der größeren, anatomischen Form platziert und innerhalb dieser Form, an genau der Stelle platziert, die der eigentlichen Stelle der Bestandteils-Form des anatomischen Teils entspricht. Das Form-Material aus dem die Bestandteils-Form hergestellt ist, kann, nachdem die erste gefrorene Masse entfernt werden, oder kann in der gefrorenen Masse eingekapselt bleiben.
Die erste Flüssigkeit wird aufgrund der Basis ausgewählt, dass sie durch Aussetzung zu einem Gefrier-/Tau-Zyklus körperlich derartige Eigenschaften im Bezug auf Härte, Anfühlen, Haptische Rückmeldung und Imaginations-Fähigkeit (um nur einige Beispiele zu erwähnen) hat, aber nicht darauf begrenzt ist, dass sie dem eigentlichen anatomischen Bestandteil, den sie repräsentieren soll, ähnlich ist. Die erste Flüssigkeit kann eine Aqueoese Lösung von Poly(Vinyl Alkohol) (PVA) in Wasser sein, ein Oel oder Wax, eine Lösung eines Kontrasts in Wasser, oder Wasser und PVA, ein Salz oder Karbonat-Lösung in Wasser, oder Wasser und PVA, oder eine Suspension von Nanoteilchen, nicht-limitierte Beispiele sind Anatas oder Rutil-Titanium, Silicat, Kalzium Karbonat, Kalzium Chlorid, und Talk in Wasser, oder Wasser und PVA, oder die Suspension von Fasermaterialien wie zum Beispiel Baumwolle, Silicone Gummi und Chitin, in Wasser oder Wasser und PVA, derart das die Formulation die gewünschte rheologische Eigenschaften, haptischen Reaktionen und imaginären Charaktereigenschaften nach dem ersten Gefrier-Tau-Zyklus haben. Zusätzlich, die verschiedenen Abschnitte beinhalten eine oder eine Kombination von eingetönten, gefärbten oder pigmentierten Nanoteilchen, wobei sie fähig sein müssen, so lebensnahe in Farbe und Ton zu sein wie das Gewebe selbst.
Wenn Phantome mit der gegenwärtigen Methode hergestellt werden, welche eine Struktur beinhalten wie eine Verletzung oder einen Tumor, welche/r durch die äußere Oberfläche des Materials hindurch dringt, dann ist das Material, welches nach dem Gefrier-Tau-Zyklus flüssig ist, nicht angemessen.
Wenn eine Phantom mit nur einem Bestandteil, wie ein Tumor, produziert wird, dann wird die Form mit einer zweiten Flüssigkeit gefüllt, die, nachdem sie durch den Gefrier-Tau-Zyklus gegangen ist, das Material formt, welches den Rest des anatomischen Teils im Bezug auf Dichte, Taktile Eigenschaften, haptische Rückmeldung und Imaginations-fähigkeit, um nur einige Beispiele zu nennen, gleichkommt. Die zweite Fähigkeit wird so ausgewählt, dass sie nachdem sie den Gefrier-Tau-Zyklus durchlaufen hat, ein Crogel ????Material ist, und das so, aber nicht limitiert auf einen Polyvinyl Alkohol Cryogel (PVA-C). Es wird in die anatomische Form, um den gefrorenen, ersten flüssigen Bestandteil gegossen, um den gefrorenen, ersten, flüssigen Bestandteil mit der zweiten Flüssigkeit einzubetten. Die Kombination wird dann bis zum Gefrieren der zweiten Flüssigkeit, um die erste Flüssigkeit herum, abgekühlt, und wenn gefroren, in Kombination mit der erste-gefrorenen und der zweiten Flüssigkeit aufgetaut. Die erste und zweite Flüssigkeit wird derart ausgewählt, dass das erste und zweite Produkt das Ergebnis des Gefrier-Tau-Zyklus ist, welche die erste und die zweite Flüssigkeit durchlaufen haben, unterschiedliche Dichten haben, die den unterschiedlichen Bestandteilen des anatomischen Teils in etwa entsprechen, wobei wenigstens das zweite Produkt ein Gel ist, welches das erste Produkt umhüllt. Das resultierende anatomische Phantom des anatomischen Teils hat eine ununterbrochene Naht zwischen dem ersten Bestandteil und dem verbleibenden anatomischen Teil, welches durch das Gel repräsentiert wird.
In einer alternativen, andere Hydro-Gel Materialien können verwendet werden zusätzlich zu PVA-C, aber sind nicht limitiert auf, Poly(N-Isopropyl Aecrylamid) und ein geeigneter Querverbinder (XL), wie N, N’-Methylenebisacrylamid oder N, N’-Cystamin-Bis-Acrylamid. Andere XL Wirkstoffe können auch verwendet werden, einschließlich, aber nicht limitiert auf, Tetramethylendiamin).
In einer anderen Verkörperung, eine Mischung aus Silikongummi mit Hydro-Gel Monomere, welche N-Vinyl Pyrrolidon, Methacrylik-Säure, Acrylik-Säure, Poly-2-Hydroxethyl Methacrylat kann als Hydro-Gel benutzt werden. Ersatzweise kann Methacrylat und Acrylat benutzt werden, um die gewünschten Eigenschaften des resultierenden Hydro-Gels herbeizuführen, zum Beispiel, Systeme, die aus einer Kombination des Obengenannten basiert sind, werden in Kontaktlinsen und in der gegenwärtigen Erfindung verwendet. Diesen Prozess der Herstellung des Phantoms dieser letzten zwei, gerade oben diskutierten Verkörperungen benötigen keinen Gefrier-Tau-Zyklus.
In einer anderen Verkörperung ist ein PVA-basiertes Cyro-Gel unter Verwendung einer Mischung von PVA und Chitin aufgebaut. Wie in C. Lee und F. Nata, J. Mater.Chem.B, 2014, DOI: 10.1039/C4TB00175C dargestellt; ein Polymer aus N-Acetylglucosamin, welches, wenn es mit Glutaraldehyd querverbunden ist, verstärkt die Qualität der „Schwammigkeit“ des Cryo-Gels. Wenn ein Phantom mit mehr als einem Bestandteil hergestellt wird, zum Beispiel mit mehrfachen Tumoren an mehreren Stellen, mit mehrfachen anatomischen Bestandteilen, von denen das anatomische Teil gemacht wird, zum Beispiel, Muskelgewebe, Sehnengewebe, Bindegewebe, Blutgefäße usw., dann werden diese zusätzlichen Bestandteile aus unterschiedlichem, geeignetem Flüssigkeitsmaterial in Bestandteilsformen in angemessener Größe und Form platziert und dann entsprechend in einem größeren Phantom des anatomischen Teils unterstützt, und die Flüssigkeit des verbleibenden Teils des Phantoms wird in einem größerem Phantom platziert, und die gesamte Kombination weiterhin gefroren bis alle Flüssigkeiten gefroren sind, wonach dann die gesamte Zusammenstellung aufgetaut wird.
Als ein nicht begrenztes Beispiel, wenn man ein Phantom eine anatomischen Teils herstellt, zum Beispiel eine Gehirntumor-Phantom Aufbau wie in BILD 6, mit den Bestandteilen eins im anderen, das innerste gefrorene Domain kann so forumliert werden, dass es den Blutgefäß-Inhalt und das einkapselnde Material so formuliert ist, dass es die Blutgefäße simuliert.
In anderen, nicht-limitierenden Beispielen, wenn ein Phantom eines anatomischen Teils hergestellt wird, zum Beispiel, eine Gehirn-Phantom-Aufbau, gemäß BILD 6, mit den Bestandteilen eines im anderen eingenistet, mit einem innersten, gefrorenen Domain, welches formuliert ist, um die Lymphatisch-System-Flüssigkeit zu simulieren und in dem das einhüllende Material so formulier ist, dass es das die Lymphgefäße und Knoten simuliert.
In einer Verkörperung sind alle Phantom-Bestandteile mit PVA-C hergestellt, wobei ein jeder Bestandteil, unter Verwendung verschiedener Zusammensetzungen hergestellt wird, um das Endprodukt nach einem Gefrier-Tau-Zyklus mit einer anderen Dichte als die anderen Bestandteile zu erhalten.
Die gegenwärtige Methode wird in dem nachfolgenden nicht-limitieren Beispiel dargestellt.
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel ist ein Beispiel der Zubereitung einer Simulation eines Tumors mit Niedrig-Zellularität, der aus einer dünnflüssigen Flüssigkeit oder einem Gel besteht, was eine starrere Hülle hat. Eine Lösung für eine leichtflüssiges Innere wird vorbereitet (z. B. eine geeignete niedrig wt%PVA Lösung in Wasser, Wasser allein oder eine alternative Lösung) und die Portion wird zu einer internen, benötigten Form gefroren, z. B. unter zu Hilfenahme einer Silikonform. Während des Frierens zu einer geeigneten Temperatur, die das Auftauen verhindert, wird dieses gefrorene Teil in eine größere Form platziert, die entsprechend dem anatomischen Teil, welches repräsentiert werden soll, konstruiert wurde, (z. B. eine Silikonform), in der sich Bolzen Pins???? befinden, die so orientiert sind, dass sie das gefrorene Teil und eine Lösung einer höheren wt%PVA Zusammensetzung aufnehmen kann, welche dann die niedrige wt% Lösung mit einer der höheren Konzentration umhüllt
Der „Gefrier“ Schritt diese Zykluses wird dann weitergeführt bis die hohe wt% Lösung fest genug ist, um die innere Struktur zu halten und die Bolzen entfernt werden können, dann komplett gefroren wird und die zwei Lösungen werden zusammen aufgetaut, um den niedrig-zellulären Pseudo-Tumor, der ein Domain mit unterschiedlichen taktilen Eigenschaften hat, zu erhalten, in diesem Falle ein leichtflüssiges Gel/eine leichtfluessige Flüssigkeit und eine härtere äußere, nahtlose Hülle.
Diese Methode erweiternd schließt man mehr Schritte ein und eine Vielzahl von gefrorenen Materialien machen die Herstellung von komplexeren Organen (und Organ-Komponenten) innerhalb des gleichen Gefrier-Tau-Zykluses möglich, ohne dabei das Minimum an Rigidität zu limitieren.
BEISPIEL 2
Sich auf Nummer 6 beziehend, darin wird ein Diagramm einer idealisierten Darstellung eines komplexen Domains, mit drei Sphären unterschiedlicher Größe dargestellt, wobei eines ins andere eingenistet ist, und zwar derart, dass ein jeder innere Kreis aus einem Material einer gewissen Dichte, von einem Domain aus einem Material mit einer anderen Dichte umhüllt ist. Die Herstellung dieses Exemplars ist eine idealisierte Struktur einer Cryo-Gel Vorstufe, die wie folgt hergestellt wird:
Die Rezeptur für das Domain A wird in einer geeigneten, form- und größen-gerechten Form gefroren, entfernt und wird im gefrorenem Zustand, in die Form für das Domain B gegeben. Die Rezeptur für Domain B wird hinzugefügt, dann gefroren und der gesamte Vorgang wird dann für das Domain C in der dritten Form wiederholt. Wenn die Rezeptur für das Domain C gefroren ist, dann wird die gesamte Anordnung zusammen aufgetaut, um die komplette Struktur ‚ABC“ zu erhalten, die drei mehrschichtigen Domains, ohne Kanten oder Säume, wobei die Konsistenz eines jeden Domains, unabhängig davon an welcher Stelle es sich innerhalb der Struktur befindet, und wobei die gesamte, integrierte Struktur einem Gefrier-Tau-Zyklus ausgesetzt worden ist, wobei allerdings der Gefrierprozess für das erste Domain/die ersten Domains länger sind. Wie oben in Beispiel 1, das äußere Domain C wird mit einem Cryogel-Vorstufen-Material durch Aussetzung zu einem Gefrier-Tau-Zyklus, was das Cryogel als Resultat hat, hergestellt.
In einer Verkörperung kann während des Gefrier-Zykluses die Crygel-Vorstufe soweit herunter gekühlt werden, dass sich Eis formt, zum Beispiel, in einem Bereich von 0° C bis –22°C. In einer anderen Verkörperung dieser Methode kann es bis auf Temperaturen Bereich zwischen –5° C und –15° C gekühlt werden. In wiederum einer anderen Verkörperung können die Temperaturen auf die gekühlt werden können zwischen –8°C und –12°C liegen. Phantome welche in unterschiedlichen Temperaturen und durch unterschiedliche Konzentrationen der Crygel-Vorstufe hergestellt worden sind, zeigen Unterschiede in ihren rheologischen rheological ????, taktilen, haptischen Eigenschaften, so dass die Phantome je nach den gewünschten Eigenschaften entsprechend produziert werden können, je nach Konzentration und letztlichem Kühlungsbereich.
In einer Verkörperung wird eine Methode dargestellt, wie das Hydro-Gel basierte anatomische Phantom eines anatomischen Teils hergestellt wird, was aus unterschiedlichen Komponenten, unterschiedlicher Dichten besteht und in einem einzigen allgemeinen Gefrier-Tau-Zyklus produziert wird. Diese Methode besteht im Wesentlichen daraus, dass eine Form für das anatomische Teil bereitgestellt wird, die Form entspricht in Größe und Form dem zu formenden, anatomischen Teil, es wird in die gefrorene Flüssigkeit in eine weiter Form platziert, in der die gefrorene Flüssigkeit genau an der Stelle der Form unterstützt wird, welche der eigentlichen Stelle des Teils des eigentlichen anatomischen Teils entspricht, die Form wird nun mit der Hydro-Gel Vorstufen-Flüssigkeit gefüllt, um die gefrorene Substanz der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe zu umhüllen, die Hydro-Gel Vorstufe wird dann gefroren, das Gefrieren der Hydro-Gel Vorstufen Flüssigkeit, und das Auftauen der gefrorenen Flüssigkeit, sowie der gefrorenen Hydro-Gel Vorstufen Substanz zusammen produzieren eine von Hydro-Gel umschlossene, tauende, gefrorene Substanz, die eine vorlaufende Naht zwischen der Komponente des zu formenden Teils formt, und wobei die Flüssigkeit der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe derart zusammengestellt ist, das während des gemeinsamen Auftauens, ein Produkt aus getauter gefrorener Flüssigkeit entsteht und das Hydro-Gel, welches unterschiedliche Dichten aufweist. Während die hierin beschriebenen Lehren des Antragsstellers im Zusammenhang mir verschiedenen Verkörperungen für Darstellungswecke illustriert sind, sind diese nicht auf die vom Antragsteller beschriebenen Verkörperungen limitiert. Im Gegenteil, die hierin beschriebenen und illustrierten Lehren des Antragstellers beinhalten verschiedene Alternativen, Modifikationen und Äquivalente, ohne dabei von den generellen Anwendungsbereichen und den definierten, im Anhang dargelegten Ansprüchen, abzuweichen.
Mit Ausnahme dort und in einem derartigen Ausmaß, wo es notwendig ist, oder ein integrierter Teil des Prozesses selbst ist, werden sonst keine speziellen Schritte oder Methoden-Stadien, die in dieser Veröffentlichung beschrieben sind, vorausgesetzt oder beabsichtigt. In vielen Fällen werden die einzelnen Schritte innerhalb eines Vorgangs verschieden sein, ohne aber dabei den Zweck und Effekt des Vorgangs zu verändern, oder das, was es zum Ablauf beiträgt, zu verändern.

Claims

Eine Methode ein Hydro-Gel-basiertes, anatomisches Phantom eines anatomischen Teils herzustellen, welches Komponenten verschiedener Dichte hat, bestehend aus; a) Bereitstellung einer Form des anatomischen Teils; b) Bereitstellung einer Bestandteils-Form, die in Größe und Form, mit der des Bestandteils des anatomischen Teils, übereinstimmt, Platzierung der Flüssigkeit in die Bestandteils-Form; c) Gefrieren der Flüssigkeit in der Bestandteils-Form; d) Platzierung der gefrorenen Flüssigkeit in die Form und Unterstützung der gefrorenen Flüssigkeit an der Stelle in der Form, die der Position an der eigentlichen Stelle im anatomischen Teil entspricht; e) Füllen der Form mit der Hydro-Gel Vorstufe, um die gefrorene Flüssigkeit mit der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe zu umhüllen; f) Gefrieren der Hydro-Gel Vorstufe; und g) Auftauen der gefrorenen Flüssigkeit und der gefrorenen Hydro-Gel Flüssigkeit zusammen, um die vom Hydro-Gel umschlossene, aufgetaute, gefrorene Flüssigkeit mit einer fortlaufenden Naht zwischen dem Bestandteil des anatomischen Teils, welches durch getaute, gefrorene Flüssigkeit geformt wurde, und dem verbleibenden Teil des anatomischen Teils, welches durch das Hydro-Gel geformt wurde, herzustellen, und wobei die Flüssigkeit und die flüssige Hydro-Gel Vorstufe derart zusammengestellt sind, dass nach dem gemeinsamen Auftauen, ein Produkt der gefrorenen, getauten Flüssigkeit und das Hydro-Gel unterschiedliche Dichten entsteht.
Die Methode, gemäß Anspruch 1, beinhalten zusätzliche Bestandteils-Formen, wobei eine jede die Form und Größe haben, die der des gewünschten, zusätzlichen anatomischen Teils einsprechen, und die das Einfüllen zusätzlicher Flüssigkeiten in eine jede zusätzliche Bestandteils-Form, und das Gefrieren dieser Flüssigkeit in einer jeden zusätzlichen Bestandteils-Form ermöglicht, und wobei Schritt b) die Unterstützung zusätzlicher, gefrorener Flüssigkeiten in der Form an der Stelle erlaubt, wo sie dem eigentlichen anatomischen Teil entspricht, und wobei Schritt g) das Auftauen zusätzlicher gefrorenen Flüssigkeiten gleichzeitig möglich ist, und wobei zusätzliche Produkte aus zusätzlichen Flüssigkeiten, die aufgetaut wurden und unterschiedliche Dichten aufweisen, die in ihren Dichten der zusätzlichen Bestandteile, sich denen des anatomischen Teils annähern.
Die Methode, entsprechend dem Anspruch 1, wobei Schritte a) und b) für eine zuvor ausgewählte Anzahl von Bestandteils-Formen wiederholt werden und die gleichen vorher-ausgewählte Anzahl von Flüssigkeiten hat, wobei eine jede Bestandteils-Form in aufsteigender Rangfolge in Größe und Form konfiguriert sind, um darin die zuvor, in einer vorgehenden Bestandteils-Form gefrorenen Flüssigkeiten in gefrorenem Zustand zu empfangenden, und zwar derart, das die zuvor ausgewählte Anzahl von Flüssigkeiten, im gefrorener Form, in einander, in Beziehung mit einander gebracht werden, und wobei c) das Platzieren der gefrorenen Flüssigkeiten in der Form, einschließt.
Diese Methode gemäß Anspruch 1, wobei die flüssige Hydro-Gel Vorstufe aus Polyvinyl Alkohol besteht und wobei das Hydro-Gel Cryogel (PVA-C) ist.
Die Methode gemäß Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit Polyvinyl Alkohol ist, die eine unterschiedlichen Zusammensetzung hat als der Polyvinyl Alkohol der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe.
Die Methode gemäß Anspruch 2, wobei die flüssige Hydro-Gel Vorstufe aus Polyvinyl Alkohol besteht und zwar derart, dass das Hydro-Gel eine Polyvinyl Alkohol Crygel (PVA-C) ist.
Die Methode gemäß Anspruch 3, wobei die Flüssigkeiten Polyvinyl Alkohol Hydro-Gel (PVA-C) Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen sind und anders sind, als der Polyvinyl Alkohol der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe.
Die Methode gemäß Anspruch 3, wobei alle Flüssigkeiten Polyvinyl Alkohol Hydro-Gel (PVA-C) Lösungen unterschiedlicher Konzentrationen sind, so dass Hydro-Gele unterschiedlicher Dichten erzielt werden.
Die Methode gemäß Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit eine oder eine Kombination auf Poly(vinyl Alkohol) (PVA-C) in Wasser, Öle, Wax oder eine Lösung eines Kontrastmittels in Wasser, eine Lösung eines Kontrastmittels und PVA, ein Salz oder Karbonate-Lösung in Wasser, ein Salz oder Karbonate Lösung in Wasser und PVA, eine Suspension von Nanoteilchen in Wasser, oder eine Suspension von Nanoteilchen In Wasser und PVA, eine Suspension von Fasermaterialien in Wasser, eine Suspension von Fasermaterialien in Wasser und PVA, ist.
Die Methode gemäß Anspruch 1, wobei die Nanoteilchen aus einer oder einer Kombination von Anatase Titanium, Rutil Tiantium, Silica, Calcium Carbonate, Calcium Chloride, Talk, eine oder einer Kombination von gefärbten und pigmentierten Nanoteilchen besteht.
Die Methode gemäß Anspruch 1, wobei das Fasermaterial aus einer oder einer Kombination von Zellulose, Baumwolle, Silikon, Gummi oder Chitin besteht.
Die Methode gemäß Anspruch 1, wobei Schritt a) die Bereitstellung einer Form eines anatomischen Teils und der Bestandteils-Form eines Bestandteils des anatomischen Teils die Herstellung einer Form für ein generisches anatomisches Teils und eine Bestandteils-form beinhaltet, die aus einem anatomischen Atlas entnommen wird.
Die Methode gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt a) die Bereitstellung einer Form des anatomischen Teils und der Bestandteils-Form eingeschlossen sind, sowohl als das Erstellen der prä-operativen Bilder des anatomischen Teils des Bestandteils vom Patienten, der den medizinischen Eingriff benötigt, und was auf den prä-operativen Bildern basiert ist, welche die Form und die Bestandteils-Form beinhalten, sowie die Position der besagten gefrorenen ersten Flüssigkeit in besagter Form an einer Stelle, die mit der eigentlichen Stelle des Bestandteils, gemäß den prä-operativen Bildern entspricht.
Die Methode gemäß Anspruch 13, wobei der Bestandteil in dem anatomischen Teil ein Tumor, eine Verletzung, ein Blutgerinnsel oder eine Sub-anatomische Struktur im Patienten darstellt.
Die Methode gemäß Anspruch 13, wobei das anatomische Teil das Gehirn des Patienten ist.
Die Methode gemäß Anspruch 3, wobei das innerstes, gefrorenes Domain der Inhalt eines simulierten Blutgefäßes ist und das umhüllende Material ein simuliertes Blutgefäß darstellt.
Die Methode gemäß Anspruch 3, wobei das innerste, gefrorene Domain der Inhalt eines simulierten Lymphatischen Systems ist und wobei das einhüllende Material ein Gefäß oder ein Knoten ist.
Die Methode gemäß Anspruch 4, wobei der Polyvinyl Alkohol in einer Menge im Bereich von 2 bis 20 wt% liegt.
Die Methode gemäß Anspruch 19, wobei der Polyvinyl Alkohol im Bereich von –1°C bis –35°C gekühlt ist.
Die Methode gemäß Anspruch 4, wobei der Polyvinyl Alkohol im Bereich von 2 bis 20 wt% enthalten ist.
Die Methode gemäß Anspruch 20, wobei der Polyvinyl Alkohol auf Temperaturen im Bereich von –5°C bis –15°C gekühlt wird.
Die Methode gemäß Anspruch 4, wobei der Polyvinyl Alkohol in eine Menge von 4 bis 12 wt% vorhanden ist.
Die Methode gemäß Anspruch 22, wobei der Polyvinyl Alkohol auf Temperaturen zwischen –8°C und –13°C gekühlt wird.
Ein Hydro-Gel basiertes, anatomisches Phantom, entsprechend der Methode im Anspruch 1 hergestellt.
Eine Methode ein Hydro-Gel basiertes, anatomisches Phantom eines anatomischen Teils herzustellen, welches unterschiedliche Bestandteile und Dichten hat, bestehend aus: a) Bereitstellung einer Form eines anatomischen Teils b) Bereitstellung eines Bestandteils, welcher die gleiche Größe, Form und Dichte hat wie das Bestandteil des eigentlichen Bestandteils des eigentlichen anatomischen Teils und Platzieren des Bestandteils in der Form und Unterstützen der Form an der Stelle, die der eigentlichen Stelle des wahren Bestandteils des wahren anatomischen Teils einspricht; c) Füllen der Form mit der Hydro-Gel Vorstufe, um das Bestandteil mit der Hydro-Gel Vorstufe zu umhüllen; und d) Aussetzen der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe mit dem Kreuzverbindungs-Wirkstoff in der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe, die flüssige Hydro-Gel Vorstufe wird derart ausgewählt, dass, wenn die Kreuzverbindung erfolgt ist, das Hydro-Gel eine Dichte aufweist, die der Gewebedichte des anatomischen Teils entspricht, welche durch das Hydro-Gel dargestellt werden soll.
Die Methode gemäß Anspruch 25, wobei das Hydro-Gel Poly(N-isopropyl Acrylamid) ist.
Die Methode gemäß Anspruch 26, wobei der Kreuzverbindungs-Wirkstoff eine oder eine Kombination von N,N’-Methylenebis-Acryladmid, N,N’-Cystamin-Bis-Acrylamid und Tetra-Methylendiamin ist.
Die Methode gemäß Anspruch 25, wobei das Hydro-Gel aus einer Mischung von Silikone Gummi mit einer Kombination von Hydro-Gel Monomeren, einer Kombination von Hydro-Gel Monomeren, welche N-Vinyl Pyrrolidon, Methacrylik Säure, Acrylik Säure, Poly-2-Hydroxyethyl Methacrylat, beinhaltet.
Die Methode gemäß Anspruch 28, wobei eine oder eine Kombination von Ersatz-Methaacrylate und Acrylaten, die in derartigen Mengen vorhanden sind, das sie die gewählten Eigenschaftes des Hydro-Gels hervorbringen.
Ein Hydro-Gel basiertes, anatomisches Phantom, welches entsprechend dem Anspruch 25 hergestellt wurde.
Eine Methode ein Hydro-Gel basiertes, anatomisches Phantom eines anatomischen Teils herzustellen, welches Komponenten unterschiedlicher Dichte hat, und was auf grundsätzlichen Schritten beruht: a) Bereitstellung einer Form eines anatomischen Teils: b) Bereitstellung einer Bestandteils-Form, welche in Größe und Form, der des Bestandteils des anatomischen Teils entspricht, Platzierung der Flüssigkeit in der Bestandteils-Form; c) Gefrieren der Flüssigkeit in der Bestandteils-Form; d) Platzierung der gefrorenen Flüssigkeit in eine Form und Unterstützen der gefrorenen Substanz an der Stelle, die der Stelle des eigentlichen Bestandteils des anatomischen Teils entspricht; e) Füllen der Form mit der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe, um die gefrorene Substanz mit der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe zu umhüllen. f) Gefrieren der flüssigen Hydro-Gel Vorstufe; und g) Das gemeinsame Auftauen der gefrorenen Flüssigkeit und der gefrorenen Hydro-Gel-Vorstufe, um ein gefrorenes, flüssiges, umhülltes Hydro-Gel herzustellen, welches eine ununterbrochene Naht zwischen den Bestandteilen des anatomischen Teils durch die aufgetaute, gefrorene Flüssigkeit geformt hat, und einen Rest des anatomischen Teils durch das Hydro-Gel geformt hat, und wobei die Flüssigkeit und die flüssige Hydro-Gel Vorstufe eine derartige Zusammensetzung haben, dass einmal zusammen aufgetaut, ein Produkt einer aufgetauten, gefrorenen Flüssigkeit und das Hydro-Gel mit unterschiedlichen Dichten entstanden ist.