RU200516U1

RU200516U1 - ULTRASONIC PHANTOM

Info

Publication number: RU200516U1
Application number: RU2019138716U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Черний; Денис Игоревич Галкин; Геннадий Викторович Ратобыльский; Наталия Владимировна Шелина; Ирина Викторовна Шутихина; Валерий Анатольевич Малов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР"
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-10-28

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к средствам оценки точности топометрии внутренних органов и патологических образований при ультразвуковом обследовании. Ультразвуковой фантом содержит тест-объекты, установленные в корпусе, изготовленном из органического стекла. Корпус имеет коробчатую, заполненную водой форму, внутри которого на основании выполнены посадочные отверстия, образующие прямоугольную матрицу, в которых установлены с возможностью фиксации на их вершинах тест-объектов подставки, при этом подставки выполнены из органического стекла, имеют различную высоту и установлены в посадочных отверстиях с возможностью фиксации тест-объектов в заданном положении и на заданной высоте внутри корпуса фантома. Корпус снабжен крышкой из органического стекла, основание которой выполнено в виде усеченной пирамиды, и установленной на корпусе с образованием карманов по ее бокам. Использование полезной модели позволяет расширить арсенал фантомов, предназначенных для ультразвуковой диагностики. 3 ил.The utility model relates to medical technology, namely to the means for assessing the accuracy of the topometry of internal organs and pathological formations during ultrasound examination. The ultrasonic phantom contains test objects installed in a case made of organic glass. The body has a box-like shape filled with water, inside which, on the base, there are landing holes, forming a rectangular matrix, in which stands are installed with the possibility of fixing test objects on their tops, while the stands are made of organic glass, have different heights and are installed in the landing holes with the possibility of fixing test objects in a given position and at a given height inside the phantom body. The body is equipped with a plexiglass cover, the base of which is made in the form of a truncated pyramid, and mounted on the body with the formation of pockets on its sides. The use of the utility model makes it possible to expand the arsenal of phantoms intended for ultrasound diagnostics. 3 ill.

Description

Предложенное устройство относится к разделу медицинской техники, точнее к ультразвуковой, и предназначено для оценки точности топометрии внутренних органов и патологических образований при ультразвуковом обследовании.The proposed device belongs to the section of medical technology, more precisely to ultrasound, and is designed to assess the accuracy of topometry of internal organs and pathological formations during ultrasound examination.

Известен ультразвуковой фантом Pro-US Uniform, содержащий корпус изготовленный из ПВХ, внутри которого находятся тестовые вставки, образующие гомогенный блок тканеимитирующего материала на основе синтетического полимера (PVA) (gsafe.ru/catalog/phantoms/. [1]). Аналог [1] предназначен для контроля исправности медицинских ультразвуковых датчиков и не может быть использован оценки точности топометрии внутренних органов и патологических образований при ультразвуковом обследовании.Known ultrasonic phantom Pro-US Uniform, containing a housing made of PVC, inside which are test inserts, forming a homogeneous block of tissue-imitating material based on a synthetic polymer (PVA) (gsafe.ru/catalog/phantoms/. [1]). Analogue [1] is intended for monitoring the health of medical ultrasound sensors and cannot be used to assess the accuracy of topometry of internal organs and pathological formations during ultrasound examination.

Известен также ультразвуковой фантом сердца УФС Ref.067 Ultrasound Heart Phantom (doza.ru/catalog/ultrasound [2]). Фантом покрыт гибкой ПВХ мембраной и помещен в прозрачную безэховую среду. Аналог [2] предназначен для качественной оценки геометрии сердца и не может быть использован для оценки точности измерения его структуры.Also known is the ultrasonic heart phantom UFS Ref.067 Ultrasound Heart Phantom (doza.ru/catalog/ultrasound [2]). The phantom is covered with a flexible PVC membrane and placed in a transparent anechoic environment. Analogue [2] is intended for a qualitative assessment of the geometry of the heart and cannot be used to assess the accuracy of measuring its structure.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является ультразвуковой фантом, содержащий тест-объекты, закрепленные в корпусе, изготовленном из органического стекла (DIAGNOSTIC IMAGING AND RADIATION TERAPI CATALOG NUCLEAR ASSOCIATES, USA - 1999, p. 247 [3]). Этот фантом предназначен для оценки разрешающей способности ультразвукового изображения и оценки его частотно-контрастной характеристики. Аналог [3] был выбран нами в качестве прототипа.The closest in design to the claimed object is an ultrasonic phantom containing test objects fixed in a body made of organic glass (DIAGNOSTIC IMAGING AND RADIATION TERAPI CATALOG NUCLEAR ASSOCIATES, USA - 1999, p. 247 [3]). This phantom is designed to evaluate the resolution of an ultrasound image and evaluate its frequency-contrast characteristic. Analogue [3] was chosen by us as a prototype.

Недостаток прототипа выражается в том, что его конструкция не позволяет моделировать объект исследования, например патологические очаги в молочной железе.The disadvantage of the prototype is that its design does not allow modeling the object of study, for example, pathological foci in the mammary gland.

Целью настоящей работы является создание ультразвукового фантома, конструкция которого позволяет моделировать объект исследования.The aim of this work is to create an ultrasonic phantom, the design of which allows modeling the object of research.

Технический результат полезной модели выражается в расширении арсенала фантомов, предназначенных для ультразвуковой диагностики. Он достигается тем, что в ультразвуковом фантоме, содержащем тест-объекты, размещенные в корпусе, изготовленном из органического стекла, корпус имеет коробчатую форму, в основании которого, внутри корпуса, выполнены посадочные отверстия, в которых могут быть установлены подставки, изготовленные из органического стекла, на вершинах которых закреплены тест-объекты, при этом корпус заполнен водой и закрыт крышкой, изготовленной из органического стекла, основание которой имеет форму усеченной пирамиды.The technical result of the utility model is expressed in the expansion of the arsenal of phantoms intended for ultrasound diagnostics. It is achieved by the fact that in an ultrasonic phantom containing test objects placed in a body made of organic glass, the body has a box-shaped shape, at the base of which, inside the body, there are mounting holes in which supports made of organic glass can be installed , on the tops of which test objects are fixed, while the body is filled with water and closed with a lid made of organic glass, the base of which has the shape of a truncated pyramid.

Далее описание сопровождается рисунками и пояснениями к ним.Further, the description is accompanied by figures and explanations to them.

На фиг. 1 показан предложенный ультразвуковой фантом, подготовленный для оценки возможностей ультразвуковой маммографии (вид сбоку в разрезе), а на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1. На фиг. 3 представлен ультразвуковой фантом с тест-объектом, моделирующим строение сердца (вид сбоку в разрезе).FIG. 1 shows the proposed ultrasound phantom prepared for evaluating the capabilities of ultrasound mammography (side sectional view), and FIG. 2 - section A-A of Fig. 1. In FIG. 3 shows an ultrasound phantom with a test object that simulates the structure of the heart (side sectional view).

Ультразвуковой фантом имеет корпус 1 коробчатой формы, изготовленный из органического стекла. Органическое стекло обладает светопрозрачностью, что позволяет врачу видеть внутреннее строение фантома. Внутри корпуса 1, в его основании 2, выполнены посадочные отверстия 3, в которых могут быть установлены подставки 4, изготовленные из органического стекла. Плотность органического стекла близка к плотности воды, которой до 80% заполнены биологические ткани, поэтому органическое стекло часто используется в медицине для создания разнообразных ультразвуковых и рентгеновских фантомов. На вершинах подставок 4 закреплены, например, с помощью клея, тест-объекты 5, которые могут иметь различные формы и размеры, зависящие от предназначения фантома. Отверстия 3 образуют в системе координат ОХУ фантома прямоугольную матрицу, что позволяет выбрать для соответствующего тест-объекта 5 должное положение. Подставки 4 имеют различную высоту, от 1 см до 10 см, что позволяет фиксировать тест-объекты 5 по высоте в заданной точке внутри корпуса 1 фантома. После установки подставок 4 с тест-объектами 5, корпус заполняется водой 6 и закрывается крышкой 7 выполненной из органического стекла. Основание 8 крышки 7 имеет форму усеченной пирамиды. Такая конструкция основания 8 крышки 7 не допускает возможности образования воздушного пузыря под основанием 8 крышки 7 (в зоне прохождения ультразвуковой волны). Избыточный воздух собирается в карманах 9 по бокам основания 8 крышки 7.The ultrasonic phantom has a box-shaped body 1 made of organic glass. Plexiglas has translucency, which allows the doctor to see the internal structure of the phantom. Inside the housing 1, at its base 2, there are mounting holes 3, in which supports 4 made of organic glass can be installed. The density of organic glass is close to the density of water, with which biological tissues are filled up to 80%, therefore organic glass is often used in medicine to create a variety of ultrasonic and X-ray phantoms. On the tops of the supports 4 are fixed, for example, with glue, test objects 5, which can have various shapes and sizes, depending on the purpose of the phantom. Holes 3 form a rectangular matrix in the OXU phantom coordinate system, which makes it possible to select the proper position for the corresponding test object 5. Stands 4 have different heights, from 1 cm to 10 cm, which allows you to fix test objects 5 in height at a given point inside the body 1 of the phantom. After installing stands 4 with test objects 5, the body is filled with water 6 and closed with a lid 7 made of organic glass. The base 8 of the cover 7 has the shape of a truncated pyramid. This design of the base 8 of the cover 7 does not allow the formation of an air bubble under the base 8 of the cover 7 (in the zone of passage of the ultrasonic wave). Excess air is collected in pockets 9 on the sides of the base 8 of the cover 7.

На фиг. 1 показан ультразвуковой фантом, подготовленный для оценки возможностей ультразвуковой маммографии, а именно для оценки возможности ультразвуковой диагностики выявлять кальцинаты в молочной железе.FIG. 1 shows an ultrasound phantom prepared for assessing the capabilities of ultrasound mammography, namely, to assess the ability of ultrasound diagnostics to detect calcifications in the mammary gland.

Кальцинаты - накопления солей кальция, которые образуются на месте отмерших или подвергшихся безвозвратному изменению тканей. Обнаружение обызвествлений в груди говорит о патологических процессах, которые там происходят. Кальцинаты в молочной железе, обнаруженные при маммографии, должны стать поводом к дальнейшему исследованию. Выявление причин некротических процессов и их устранение поможет предотвратить дальнейшее отложение солей в груди, а также распознать ряд заболеваний.Calcifications - the accumulation of calcium salts that are formed in the place of dead or irreversibly altered tissues. The detection of calcifications in the chest speaks of the pathological processes that occur there. Calcifications in the mammary gland found on mammography should be the reason for further research. Identifying the causes of necrotic processes and eliminating them will help prevent further salt deposition in the breast, as well as recognize a number of diseases.

Кальцинаты часто сопровождают раковые процессы, поэтому тщательное обследование и регулярный контроль динамики образования солевых отложений поможет вовремя распознать злокачественную опухоль.Calcifications often accompany cancer processes, therefore, a thorough examination and regular monitoring of the dynamics of the formation of salt deposits will help in time to recognize a malignant tumor.

Причиной формирования кальцинатов являются и иволютивные изменения в железистой ткани. Эти процессы связаны с возрастом, увяданием тканей и являются естественными. Характерный вид у кальцинатов в этом случае - четко очерченные образования диаметром 0,5-1,0 мм. Они возникают одиночно, рассеяны в пределах одной доли или нескольких.Evolutionary changes in the glandular tissue are also the reason for the formation of calcifications. These processes are associated with age, tissue withering and are natural. The characteristic appearance of calcifications in this case is clearly delineated formations with a diameter of 0.5-1.0 mm. They arise singly, scattered within one lobe or several.

Форма и размеры кальцинатов зависят от заболевания, на фоне которого они возникли, и локализации. Микрокальцинаты (диаметром 0,5-1,0 мм) чаще встречаются при злокачественных неоплазиях, макрообразования (1 см и более) - при доброкачественных процессах.The shape and size of calcifications depends on the disease, against which they arose, and localization. Microcalcifications (0.5-1.0 mm in diameter) are more common in malignant neoplasias, macroformations (1 cm or more) - in benign processes.

Основной целью маммографии является получение предварительных выводов о происхождении кальцинатов. На ультразвуковом изображении отложения обычно имеют четкие контуры и форму, характерную для дольковых образований. Подозрительными в плане злокачественного процесса считаются множественные микрокальцинаты.The main purpose of mammography is to obtain preliminary conclusions about the origin of calcifications. On an ultrasound image, deposits usually have clear contours and a shape characteristic of lobular formations. Multiple microcalcifications are considered suspicious in terms of a malignant process.

В ультразвуковом фантоме, представленном на фиг. 1, тест-объекты 5 выполненные из карбоната кальция в форме шара. Такая форма тестовых элементов выбрана не случайно. Во первых, многие кальцинаты имеют округлую форму. Во вторых, это продиктовано геометрическими соображениями. Дело в том, что на ультразвуковом снимке изображение шара можно измерить с меньшими погрешностями. Тест-объекты 5 имеют различные размеры от 1 мм до 10 мм. В этом диапазоне наиболее часто встречаются кальцинаты в молочной железе.In the ultrasonic phantom shown in FIG. 1, test objects 5 made of calcium carbonate in the shape of a ball. This form of test items was not chosen by chance. First, many calcifications are round. Secondly, it is dictated by geometric considerations. The fact is that on an ultrasound image the image of a sphere can be measured with less errors. Test objects 5 have various sizes from 1 mm to 10 mm. In this range, calcifications in the mammary gland are most common.

Разрешающая способность того или иного ультразвукового диагностического аппарата определяется путем сравнения размеров изображения тест-объектов на дисплее аппарата с их тестовым значением.The resolution of one or another ultrasound diagnostic device is determined by comparing the size of the image of test objects on the display of the device with their test value.

Предложенное устройство обладает свойствами конструктора. Путем подбора соответствующего тест-объекта можно создавать ультразвуковые фантомы, моделирующие различные органы и патологические образования.The proposed device has the properties of a constructor. By selecting the appropriate test object, you can create ultrasound phantoms that simulate various organs and pathological formations.

На фиг. 3 показан ультразвуковой фантом для кардиологии. Здесь текст-объект 5 выполнен из тефлона; он обеспечивает точное воспроизведение внешней и внутренней анатомии сердца. Тест-объект 5 закреплен на подставке 4 в центре корпуса 1 фантома. Он предназначен для: тренировки выполнения ультразвукового сканирования; проверки 3D реконструкции изображения; демонстрации сканирующего оборудования.FIG. 3 shows an ultrasound phantom for cardiology. Here, the text object 5 is made of Teflon; it provides accurate reproduction of the external and internal anatomy of the heart. The test object 5 is fixed on a stand 4 in the center of the phantom body 1. It is intended for: training the performance of ultrasound scanning; verification of 3D image reconstruction; demonstration of scanning equipment.

Claims

An ultrasonic phantom containing test objects installed in a body made of organic glass, characterized in that the body has a box-like shape filled with water, inside of which, on the base, there are mounting holes forming a rectangular matrix, in which they are installed with the possibility of fixing on their tops stand test objects, while the stands are made of organic glass, have different heights and are installed in the mounting holes with the possibility of fixing the test objects in a given position and at a given height inside the phantom body, and the body is equipped with a plexiglass cover, the base of which is made in in the form of a truncated pyramid, and installed on the body with the formation of pockets on its sides.