RU2797398C1 - Method of manufacturing phantom for ultrasonic research - Google Patents

Method of manufacturing phantom for ultrasonic research Download PDF

Info

Publication number
RU2797398C1
RU2797398C1 RU2022130330A RU2022130330A RU2797398C1 RU 2797398 C1 RU2797398 C1 RU 2797398C1 RU 2022130330 A RU2022130330 A RU 2022130330A RU 2022130330 A RU2022130330 A RU 2022130330A RU 2797398 C1 RU2797398 C1 RU 2797398C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
models
inclusions
polyvinyl chloride
phantom
plastisol
Prior art date
Application number
RU2022130330A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Владимирович Леонов
Николай Сергеевич Кульберг
Анастасия Александровна Насибуллина
Александр Игоревич Громов
Дарья Юрьевна Венидиктова
Ольга Константиновна Тарасова
Кристина Сергеевна Пашинцева
Наталья Николаевна Ветшева
Original Assignee
Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ")
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") filed Critical Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2797398C1 publication Critical patent/RU2797398C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: biomedical modeling.
SUBSTANCE: according to the method of manufacturing a phantom for ultrasound studies, models of inclusions are prepared from polyvinyl chloride plastisol and impurities for modeling echogenicity. A casting mold for a phantom is taken and inclusion models are placed in it. The shape and models of inclusions are filled with PVC plastisol, preheated to a temperature at which the diffusion of the plasticizer into PVC occurs most rapidly, and imitating the main tissues after solidification that occurs when cooled to room temperature. After solidification, the phantom is removed from the casting mold and used for ultrasound training. The body of the phantom is preliminarily made by the method of three-dimensional modeling and prototyping, for which a material is used that does not chemically interact with the material imitating the main tissues. In the manufacturing of models of inclusions, polyvinyl chloride plastisols are used, which rigidity corresponds to the rigidity of the simulated inclusion. The models of inclusions are given a shape corresponding to the shape of the modeled inclusion; and echogenicity corresponding to the echogenicity of the simulated inclusion. When making a model of the main tissue of an organ, liquid polyvinyl chloride plastisol, heated to a temperature at which the diffusion of the plasticizer into polyvinyl chloride occurs most quickly, is poured into the casting mold in layers, and models of inclusions are placed between the layers.
EFFECT: providing the shape, echogenicity and rigidity of the inclusions, close to the inclusions found in the ultrasound examination of patients.
7 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области биомедицинского моделирования, в частности - к изготовлению моделей для ультразвуковых исследований, и может использоваться в лабораториях ультразвуковой визуализации или на курсах повышения квалификации врачей ультразвуковой диагностики. Фантомы обладают известными характеристиками, потому могут быть использованы для обучения специалистов проведению ультразвуковой диагностики и создания новых диагностических методик и приборов.The invention relates to the field of biomedical modeling, in particular to the manufacture of models for ultrasound research, and can be used in ultrasound imaging laboratories or in advanced training courses for ultrasound diagnostics doctors. Phantoms have well-known characteristics, therefore they can be used to train specialists in ultrasound diagnostics and create new diagnostic methods and devices.

В настоящее время обучение врачей проводят по традиционной схеме «наставник - ученик», а объектами исследования являются люди. Для получения практических навыков требуется многократное проведение процедуры, это занимает много времени со стороны как обучаемого, так и наставника. При этом один наставник может обучать одновременно ограниченное количество учеников. Таким образом, данный метод обучения требует хорошо подготовленного медицинского персонала и длительного времени для выработки профессиональных навыков.Currently, the training of doctors is carried out according to the traditional "mentor-student" scheme, and the objects of research are people. To gain practical skills, repeated procedures are required, it takes a lot of time on the part of both the trainee and the mentor. At the same time, one mentor can teach a limited number of students at the same time. Thus, this training method requires well-trained medical personnel and a long time to develop professional skills.

Для упрощения процесса обучения используют специальные модели, которые называются фантомами.To simplify the learning process, special models are used, which are called phantoms.

Из уровня техники известен способ изготовления фантома [Ошибка! Источник ссылки не найден.], согласно которому берут форму для заливки фантома и при помощи креплений в форму подвешивают на нити предварительно изготовленные из поливинилхлоридного пластизоля сферические включения, затем форму заливают смесью поливинилхлоридного пластизоля с 1% графита, которая после застывания моделирует железистую ткань, в результате получают фантом с включениями.The prior art method of manufacturing a phantom [Error! Reference source not found.], according to which they take a mold for pouring a phantom and, using fasteners, spherical inclusions pre-made from PVC plastisol are suspended on threads, then the mold is filled with a mixture of PVC plastisol with 1% graphite, which, after solidification, simulates glandular tissue, in the result is a phantom with inclusions.

К недостаткам этого способа относятся:The disadvantages of this method include:

- невозможность моделировать различную жесткость тканей и, следовательно, непригодность фантома для эластографических исследований;- impossibility to simulate different stiffness of tissues and, consequently, unsuitability of the phantom for elastographic studies;

- отсутствие антропоморфности формы фантома, снижающее его ценность для обучения;- lack of anthropomorphic form of the phantom, which reduces its value for learning;

- невозможность тренировать навыки дифференциальной диагностики образований из-за недостаточной приближенности форм включений к встречающимся в клинической практике патологическим образованиям моделируемого органа.- the inability to train the skills of differential diagnosis of formations due to the insufficient proximity of the forms of inclusions to the pathological formations of the simulated organ encountered in clinical practice.

Данный способ принят в качестве ближайшего аналога заявленного способа.This method is accepted as the closest analogue of the claimed method.

Техническая задача заявленного изобретения состоит в создании антропоморфного фантома с включениями, по форме, эхогенности и жесткости моделирующими включения, встречающиеся при ультразвуковом исследовании пациентов. Тот факт, что включения моделируют форму, эхогенность и жесткость, делает фантом пригодным для развития и проверки не только зрительно-моторной координации врача ультразвуковой диагностики, но и для совершенствования навыков дифференциальной диагностики, а также работы в эластографических режимах ультразвукового сканера.The technical task of the claimed invention is to create an anthropomorphic phantom with inclusions, simulating in shape, echogenicity and rigidity the inclusions encountered in the ultrasound examination of patients. The fact that the inclusions model the shape, echogenicity and rigidity makes the phantom suitable for developing and testing not only the visual-motor coordination of the ultrasound doctor, but also for improving the skills of differential diagnosis, as well as working in the elastographic modes of the ultrasound scanner.

Основа процесса изготовления фантома заключается в том, что готовят модели включений, при этом используют поливинилхлоридный пластизоль и примесь для моделирования эхогенности, берут форму для заливки фантома и размещают в ней модели включений, форму и модели включений заливают поливинилхлоридным пластизолем, предварительно нагретым до температуры, при которой диффузия пластификатора в поливинилхлорид происходит наиболее быстро [2 стр. 80], и имитирующим мягкие ткани после застывания, возникающего при охлаждении до комнатной температуры, после застывания фантом вынимают из формы для заливки и используют для обучения ультразвуковому исследованию.The basis of the phantom manufacturing process is that inclusion models are prepared, while PVC plastisol and an admixture are used to simulate echogenicity, a mold is taken to fill the phantom and inclusion models are placed in it, the mold and inclusion models are filled with PVC plastisol, preheated to a temperature, at in which the diffusion of the plasticizer into polyvinyl chloride occurs most rapidly [2 p. 80], and imitating soft tissues after solidification that occurs when cooling to room temperature, after solidification, the phantom is removed from the mold for pouring and used for teaching ultrasound.

Существенными отличительными признаками заявляемого технического решения от ближайшего аналога являются:The essential distinguishing features of the proposed technical solution from the closest analogue are:

- использование нескольких поливинилхлоридных пластизолей, различающихся жесткостью по шкале Шора, для моделирования эластографических свойств различных тканей;- the use of several polyvinyl chloride plastisols, differing in hardness on the Shore scale, to simulate the elastographic properties of various tissues;

- использование форм включений и моделируемого органа, приближенных к формам, встречающимся в клинической практике врача ультразвуковой диагностики.- the use of forms of inclusions and a simulated organ, close to the forms encountered in the clinical practice of an ultrasound doctor.

На Фиг. 1 продемонстрирован результат проектирования формы для заливки фантома молочной железы в системе автоматизированного проектирования.On FIG. 1 shows the result of designing a mold for pouring a phantom of the mammary gland in a computer-aided design system.

На Фиг. 2 показана распечатанная на 3D принтере из PLA пластика форма для заливки фантома молочной железы.On FIG. 2 shows a 3D-printed PLA plastic mold for pouring a breast phantom.

На Фиг. 3 представлен внешний вид моделей включений и послойная схема их размещения в фантоме.On FIG. Figure 3 shows the appearance of inclusion models and a layered scheme of their placement in the phantom.

На Фиг. 4 дана фотография одного из слоев с четырьмя размещенными включениями в процессе изготовления фантома.On FIG. Figure 4 shows a photograph of one of the layers with four placed inclusions during the manufacture of the phantom.

На Фиг. 5 продемонстрирован внешний вид фантома молочной железы после изготовления.On FIG. 5 shows the appearance of the breast phantom after fabrication.

На Фиг. 6 представлен пример сонограммы модели липомы в фантоме молочной железы, полученный на сканере Medison SonoAce 8000 Ex Prime при использовании линейного датчика с несущей частотой 7,5 МГц при глубине до 3 см.On FIG. Figure 6 shows an example of a sonogram of a lipoma model in a breast phantom obtained on a Medison SonoAce 8000 Ex Prime scanner using a linear probe with a carrier frequency of 7.5 MHz at a depth of up to 3 cm.

На Фиг. 7 показан пример сонограммы модели кистозного образования, полученный на ультразвуковом сканере BK Ultrasound Specto при использовании линейного датчика с несущей частотой 9 МГц при глубине до 3 см.On FIG. Figure 7 shows an example of a sonogram of a cystic formation model obtained on the BK Ultrasound Specto ultrasound scanner using a linear probe with a carrier frequency of 9 MHz at a depth of up to 3 cm.

На Фиг. 8 представлен пример компрессионной эластограммы модели мягкого включения в фантоме молочной железы, полученной на ультразвуковом сканере БИОСС Ангиодин Соно/П-Ультра с линейным датчиком L5-12/40. Коэффициент деформации 0.65.On FIG. Figure 8 shows an example of a compression elastogram of a soft inclusion model in a breast phantom obtained on an ultrasound scanner BIOSS Angiodin Sono/P-Ultra with a linear transducer L5-12/40. Deformation factor 0.65.

На Фиг. 9 представлен пример компрессионной эластограммы модели жесткого включения в фантоме молочной железы, полученной на ультразвуковом сканере БИОСС Ангиодин Соно/П-Ультра с линейным датчиком L5-12/40. Коэффициент деформации 4.98.On FIG. Figure 9 shows an example of a compression elastogram of a model of a rigid inclusion in a breast phantom obtained on an ultrasound scanner BIOSS Angiodin Sono/P-Ultra with a linear transducer L5-12/40. Deformation factor 4.98.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ изготовления фантома для ультразвуковых исследований. Согласно разработанному способу в системе автоматизированного проектирования готовят модель формы для заливки, пример которой представлен на Фиг. 1, и печатают эту модель на 3D принтере из материала, не вступающего в химическое взаимодействие с поливинилхлоридным пластизолем. Наши эксперименты показали, что в качестве такого материала может быть использован пластик PLA, в качестве системы автоматизированного проектирования может использоваться, например, Meshmixer, в качестве 3D принтер - Picaso X Pro. В предпочтительном варианте осуществления изобретения форма для заливки соответствует форме моделируемого органа, как показано на Фиг. 2. Изготавливают модели включений, по форме, эхогенности и жесткости воспроизводящие включения, встречающиеся в органе человека, моделью которого является изготавливаемый фантом. На Фиг. 3 показан пример включений, изготовленных в нашем эксперименте для фантома молочной железы. Изготовленные нами включения моделируют кистозные образования, опухоли, липомы, фиброаденомы и фибролипомы. Для моделирования липомы используют поливинилхлоридный пластизоль с примесью 1% графитовой крошки с размером частиц не более длины волны используемого ультразвукового излучения (в наших экспериментах использовались частицы размером не более 140 мкм при исследовании на частотах от 4,7 до 9,4 МГц) и 0.5% металлизированных (алюминиевых) блесток с размером частиц не более длины волны используемого ультразвукового излучения (в наших экспериментах использовались частицы размером не более 200 мкм) и жесткостью хотя бы в 2 раза меньше жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани. Для моделирования фиброаденомы используют поливинилхлоридный пластизоль с примесью 0.5% графита крошки с размером частиц не более длины волны используемого ультразвукового излучения (в наших экспериментах использовались частицы размером не более 140 мкм при исследовании на частотах от 4,7 до 9,4 МГц) и жесткостью, не отличимой от жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани. Для моделирования кистозного образования используют поливинилхлоридный пластизоль без добавления примеси жесткостью хотя бы на 15% меньше жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани. Для моделирования опухоли используют поливинилхлоридный пластизоль без добавления примеси жесткостью хотя бы на 60% больше жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани. Для моделирования эхогенности в поливинилхлоридный пластизоль после нагревания до температуры, при которой диффузия пластификатора в поливинилхлорид происходит наиболее быстро, добавляют примесь. Эта температура зависит от и используемого пластизоля и в наших экспериментах составляла 150°С. Нагрев выполняется в микроволновой печи с остановками каждый 30 секунд для перемешивания и проверки температуры. В наших экспериментах моделировались включения 4-ех уровней эхогенности: а) поливинилхлоридный пластизоль без примеси - уровень 0; б) с добавлением 0.5% графита - уровень 1; в) с добавлением 1% графита - уровень 2; г) с добавлением 1% графита и 0.5% блесток - уровень 3. Использовался графитовый порошок с размером частиц не более 140 мкм и термостойкие металлизированные блестки с диаметром не более 200 мкм. Включениям придают нужную форму. Для этого используют маникюрные ножницы, при этом вырезают из предварительно изготовленного тканеимитирующего материала, или с использованием шприца заполняют предварительно изготовленную форму для заливки включений. Технология с использованием термостойкого шприца для выдавливания пластизоля в форму небольшого размера широко распространена при изготовлении рыболовных приманок. Для моделирования эластографических свойств при изготовлении включений и тканей фантома выбирают поливинилхлоридный пластизоль нужной жесткости. Поскольку пластизоль представляет собой суспензию поливинилхлорида в жидком пластификаторе, то соотношение этих веществ определяет жесткость, которую можно выразить, например, через величину по шкале Шора [3]. В наших экспериментах использовался материал от 3 до 17 единиц по шкале 00 Шора, что позволяло моделировать включения различной жесткости.To achieve this technical result, it is proposed to use the developed method for manufacturing a phantom for ultrasound research. According to the developed method, a mold model for pouring is prepared in the computer-aided design system, an example of which is shown in Fig. 1, and print this model on a 3D printer from a material that does not enter into chemical interaction with polyvinyl chloride plastisol. Our experiments have shown that PLA plastic can be used as such a material, for example, Meshmixer can be used as a computer-aided design system, and Picaso X Pro can be used as a 3D printer. In a preferred embodiment of the invention, the mold for pouring corresponds to the shape of the modeled organ, as shown in FIG. 2. Models of inclusions are made, reproducing the inclusions found in the human organ, the model of which is the manufactured phantom, in terms of shape, echogenicity and rigidity. On FIG. Figure 3 shows an example of inclusions made in our experiment for a breast phantom. The inclusions made by us simulate cystic formations, tumors, lipomas, fibroadenomas and fibrolipomas. To simulate a lipoma, polyvinyl chloride plastisol is used with an admixture of 1% graphite chips with a particle size of not more than the wavelength of the ultrasound radiation used (in our experiments, particles no larger than 140 μm in size were used when studying at frequencies from 4.7 to 9.4 MHz) and 0.5% metallized (aluminum) spangles with a particle size of no more than the wavelength of the ultrasonic radiation used (in our experiments, particles no larger than 200 microns were used) and a hardness of at least 2 times less than the hardness of the polyvinyl chloride plastisol used to make the model of the main fabric. To simulate fibroadenoma, polyvinyl chloride plastisol is used with an admixture of 0.5% graphite crumbs with a particle size of not more than the wavelength of the ultrasound radiation used (in our experiments, particles no larger than 140 microns in size were used when studying at frequencies from 4.7 to 9.4 MHz) and stiffness, indistinguishable from the rigidity of the PVC plastisol used to make the base fabric model. To model a cystic formation, a polyvinyl chloride plastisol is used without adding an impurity with a stiffness of at least 15% less than the rigidity of a polyvinyl chloride plastisol used to make a model of the main tissue. To model a tumor, a polyvinyl chloride plastisol is used without adding an impurity with a stiffness of at least 60% more than the rigidity of a polyvinyl chloride plastisol used to make a model of the main tissue. To simulate echogenicity in PVC plastisol, after heating to a temperature at which the diffusion of the plasticizer into PVC occurs most rapidly, an impurity is added. This temperature depends on the used plastisol and in our experiments was 150°C. Heating is done in the microwave, stopping every 30 seconds to stir and check the temperature. In our experiments, inclusions of 4 levels of echogenicity were modeled: a) polyvinyl chloride plastisol without impurities - level 0; b) with the addition of 0.5% graphite - level 1; c) with the addition of 1% graphite - level 2; d) with the addition of 1% graphite and 0.5% sparkles - level 3. Graphite powder with a particle size of no more than 140 microns and heat-resistant metallized sparkles with a diameter of no more than 200 microns were used. Inclusions give the desired shape. To do this, manicure scissors are used, while they are cut out from a pre-made tissue-imitating material, or a pre-made mold is filled using a syringe to fill the inclusions. Technology using a heat-resistant syringe to extrude plastisol into a small mold is widely used in the manufacture of fishing lures. To simulate the elastographic properties in the manufacture of phantom inclusions and tissues, a polyvinyl chloride plastisol of the required hardness is chosen. Since plastisol is a suspension of polyvinyl chloride in a liquid plasticizer, the ratio of these substances determines the stiffness, which can be expressed, for example, in terms of the Shore scale [3]. In our experiments, we used a material from 3 to 17 units on the 00 Shore scale, which made it possible to simulate inclusions of various hardness.

После изготовления включений берут необходимый объем поливинилхлоридного пластизоля для изготовления модели основной ткани органа, нагревают до температуры, при которой диффузия пластификатора в поливинилхлорид происходит наиболее быстро, добавляют примесь, послойно заливают в форму для заливки фантома. После заливки первого слоя ждут некоторое время, в нашем эксперименте ~30 секунд, после чего помещают включения на поверхность первого слоя, при этом они не должны утонуть, но слегка погрузиться в пластизоль, после этого заливают второй слой, ждут, помещают включения на поверхность второго слоя. Эти действия повторяются для каждого последующего слоя. В нашем эксперименте изготавливали фантом молочной железы, при этом заливали 4 слоя, между которыми располагали от 3 до 5 включений, высота слоя составляла 20 мм, объем фантома 1 литр. На Фиг. 4 показан пример среднего слоя при изготовлении фантома молочной железы. После остывания до комнатной температуры фантом готов к использованию. На Фиг. 5 показан внешний вид фантома. Черный цвет фантому придает графитовая примесь. В наших экспериментах при изготовлении модели основной ткани органа использовался поливинилхлоридный пластизоль жесткостью 11 единиц по шкале Шора с примесью 1% графита. На Фиг. 6-9 показаны сонограммы и эластограммы изготовленного описанным способом фантома молочной железы. Можно видеть, что описанный способ позволяет моделировать включения различной формы, эхогенности и жесткости.After the inclusions are made, the required volume of polyvinyl chloride plastisol is taken to make a model of the main tissue of the organ, heated to a temperature at which the diffusion of the plasticizer into polyvinyl chloride occurs most quickly, an impurity is added, and it is poured layer by layer into a mold for pouring a phantom. After pouring the first layer, they wait for some time, in our experiment ~30 seconds, after which the inclusions are placed on the surface of the first layer, while they should not sink, but slightly sink into the plastisol, then the second layer is poured, wait, and the inclusions are placed on the surface of the second layer. These steps are repeated for each subsequent layer. In our experiment, a breast phantom was made, 4 layers were poured, between which 3 to 5 inclusions were placed, the layer height was 20 mm, the volume of the phantom was 1 liter. On FIG. 4 shows an example of a middle layer in the manufacture of a breast phantom. After cooling to room temperature, the phantom is ready for use. On FIG. 5 shows the appearance of the phantom. The black color of the phantom is given by a graphite impurity. In our experiments, in the manufacture of a model of the main tissue of an organ, a polyvinyl chloride plastisol with a hardness of 11 units on the Shore scale with an admixture of 1% graphite was used. On FIG. 6-9 show sonograms and elastograms of a mammary gland phantom made in the manner described. It can be seen that the described method allows modeling inclusions of various shapes, echogenicity and rigidity.

Для большего сходства с моделируемым органом или образованием модель органа, а также модели включений могут быть изготовлены по томографическим данным, а именно, на основе компьютерной или магниторезонансной томографии.For greater similarity with the modeled organ or formation, the model of the organ, as well as models of inclusions, can be made according to tomographic data, namely, on the basis of computed tomography or magnetic resonance imaging.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения:In a preferred embodiment of the invention:

- для трехмерного моделирования и прототипирования используют программу Autodesk Meshmixer версии 2.4 и принтер Picaso X Pro;- for three-dimensional modeling and prototyping, Autodesk Meshmixer version 2.4 and Picaso X Pro printer are used;

- в качестве материала, химически не взаимодействующий с материалом, имитирующим мягкие ткани, используют PLA пластик;- PLA plastic is used as a material that does not chemically interact with a material that imitates soft tissues;

- в качестве материала, имитирующего мягкие ткани моделируемого органа и ткани моделирующих заболевания включений, используют поливинилхлоридный пластизоль соответствующей жесткости по шкале 00 Шора с примесью рассеивателя. Например, для моделирования липомы молочной железы мы использовали пластизоль жесткостью 6 единиц по шкале 00 Шора с примесью 1% графита и 0.5% блесток, а для моделирования железистой ткани молочной железы использовали пластизоль жесткостью 11 единиц по шкале 00 Шора с примесью 1% графита, соответствующая сонограмма представлена на Фиг. 6, а эластограмма показана на Фиг. 8;- as a material simulating the soft tissues of the simulated organ and the tissues of the disease-simulating inclusions, use a polyvinyl chloride plastisol of the appropriate hardness on the 00 Shore scale with an admixture of a diffuser. For example, to simulate a breast lipoma, we used a plastisol with a hardness of 6 units on the 00 Shore scale with an admixture of 1% graphite and 0.5% glitter, and for modeling the glandular breast tissue, we used a plastisol with a hardness of 11 units on a 00 Shore scale with an admixture of 1% graphite, corresponding to the sonogram is shown in Fig. 6 and the elastogram is shown in Fig. 8;

- в качестве рассеивателя используют графитовый порошок в концентрации до 1%) и для большей эхогенности добавляют металлизированный блестки в концентрации до 0.5% (в наших экспериментах использовался графитовый порошок с размером частиц не более 140 мкм и термостойкие металлизированные блестки с диаметром не более 200 мкм);- as a diffuser, graphite powder is used at a concentration of up to 1%) and for greater echogenicity, metallized spangles are added at a concentration of up to 0.5% (in our experiments, graphite powder with a particle size of no more than 140 µm and heat-resistant metallized spangles with a diameter of not more than 200 µm were used) ;

- в качестве температуры, до которой нагревают пластизоль, используют температуру, при которой диффузия пластификатора в поливинилхлорид происходит наиболее быстро (эта температура зависит от используемого материала. В наших опытах, например, использовался пластизоль Diamond #6 фирмы Red Bug, для которого эта температура равнялась 150 градусам по шкале Цельсия).- as the temperature to which the plastisol is heated, use the temperature at which the diffusion of the plasticizer into polyvinyl chloride occurs most rapidly (this temperature depends on the material used. In our experiments, for example, Diamond #6 plastisol from Red Bug was used, for which this temperature was equal to 150 degrees Celsius).

Фантом, изготовленный предлагаемым способом, послужит:A phantom made by the proposed method will serve as:

- для развития мануального навыка выведения объектов, а именно, навыка поиска необходимого положения датчика для визуализации искомой проекции включения. В клинической практике, когда врач наблюдает очаг с подозрением на злокачественность и развитие осложнений на протяжение нескольких месяцев, ему важно каждый раз получать сонограмму максимально близкой к одной и той же плоскости, чтобы корректно сверять размеры для оценки динамики роста образования;- to develop the manual skill of removing objects, namely, the skill of finding the necessary position of the sensor to visualize the desired projection of the inclusion. In clinical practice, when a doctor observes a lesion with suspected malignancy and the development of complications for several months, it is important for him to receive a sonogram as close as possible to the same plane each time in order to correctly compare the dimensions to assess the growth dynamics of the lesion;

- хорошим инструментом для обучения навыкам дифференциальной диагностики образований молочной железы;- a good tool for teaching the skills of differential diagnosis of breast formations;

- средством для обучения работе с эластографическим режимом ультразвуковой визуализации, поскольку может содержать даже такие включения, которые малозаметны в В-режиме, но отличаются от окружающих тканей по жесткости.- a tool for learning how to work with the elastographic mode of ultrasound imaging, since it can even contain inclusions that are hardly noticeable in the B-mode, but differ from the surrounding tissues in terms of stiffness.

Хотя настоящее изобретение описано на примере конкретных вариантов его осуществления, для специалистов будут ясны возможности многочисленных модификаций данного изобретения, не выходящие за границы объема его правовой охраны, определяемого прилагаемой формулой.Although the present invention has been described in terms of specific embodiments, it will be clear to those skilled in the art that numerous modifications of this invention can be made without departing from the scope of its legal protection as defined by the appended claims.

Источники информацииInformation sources

1. Carvalho I.M., Matheo L.L., Silva J.F., Costa J.F.S.C., Borba С.М., Krüger M.A., Infantosi A.F.C., Pereira W.C.A. Polyvinyl chloride plastisol breast phantoms for ultrasound imaging. Ultrasonics. Volume 70, August 2016, Pages 98-106. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2016.04.0181. Carvalho I.M., Matheo L.L., Silva J.F., Costa J.F.S.C., Borba C.M., Krüger M.A., Infantosi A.F.C., Pereira W.C.A. Polyvinyl chloride plastisol breast phantoms for ultrasound imaging. Ultrasonics. Volume 70, August 2016, Pages 98-106. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2016.04.018

2. Штаркман Б.П. Пластификация поливинилхлорида. M.: Химия, 1975. - 248 с.2. Shtarkman B.P. plasticization of polyvinyl chloride. M.: Chemistry, 1975. - 248 p.

3. Can You Estimate Modulus From Durometer Hardness for Silicones? [электронный ресурс] URL: https://www.dow.com/content/dam/dcc/documents/en-us/tech-art/11/11-37/11-3716-01-durometer-hardness-for-silicones.pdf.3. Can You Estimate Modulus From Durometer Hardness for Silicones? [electronic resource] URL: https://www.dow.com/content/dam/dcc/documents/en-us/tech-art/11/11-37/11-3716-01-durometer-hardness-for- silicones.pdf.

Claims (12)

1. Способ изготовления фантома для ультразвуковых исследований, состоящий в том, что готовят модели включений, при этом используют поливинилхлоридный пластизоль и примесь для моделирования эхогенности, берут форму для заливки фантома и размещают в ней модели включений, форму и модели включений заливают поливинилхлоридным пластизолем, предварительно нагретым до температуры, при которой диффузия пластификатора в поливинилхлорид происходит наиболее быстро, и имитирующим основные ткани после застывания, возникающего при охлаждении до комнатной температуры, после застывания фантом вынимают из формы для заливки и используют для обучения ультразвуковому исследованию, отличающийся тем, что1. A method for manufacturing a phantom for ultrasound, which consists in preparing models of inclusions, while using PVC plastisol and an admixture for modeling echogenicity, taking a mold for pouring the phantom and placing models of inclusions in it, the shape and models of inclusions are filled with PVC plastisol, preliminarily heated to a temperature at which diffusion of the plasticizer into polyvinyl chloride occurs most rapidly, and imitating the main tissues after solidification that occurs when cooled to room temperature, after solidification, the phantom is removed from the mold for pouring and used for teaching ultrasound, characterized in that - предварительно методом трехмерного моделирования и прототипирования изготавливают корпус фантома, причем для изготовления используют материал, химически не взаимодействующий с материалом, имитирующим основные ткани;- the body of the phantom is preliminarily made by the method of three-dimensional modeling and prototyping, and for manufacturing a material is used that does not chemically interact with the material that imitates the main tissues; - при изготовлении моделей включений используют поливинилхлоридные пластизоли, жесткость которых соответствует жесткости моделируемого включения;- in the manufacture of models of inclusions, polyvinyl chloride plastisols are used, the rigidity of which corresponds to the rigidity of the simulated inclusion; - при изготовлении моделей включений им придают форму, которая соответствует форме моделируемого включения;- when making models of inclusions, they are given a shape that corresponds to the shape of the modeled inclusion; - при изготовлении моделей включений им придают эхогенность, которая соответствует эхогенности моделируемого включения;- in the manufacture of models of inclusions, they are given echogenicity, which corresponds to the echogenicity of the simulated inclusion; - при изготовлении модели основной ткани органа жидкий поливинилхлоридный пластизоль, нагретый до температуры, при которой диффузия пластификатора в поливинилхлорид происходит наиболее быстро, заливают в форму для заливки послойно, между слоями размещают модели включений.- in the manufacture of a model of the main tissue of an organ, liquid polyvinyl chloride plastisol, heated to a temperature at which the diffusion of the plasticizer into polyvinyl chloride occurs most quickly, is poured into the mold for pouring in layers, models of inclusions are placed between the layers. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что форма для заливки повторяет форму моделируемого органа.2. The method according to p. 1, characterized in that the mold for pouring repeats the shape of the modeled body. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что модели включений получают на основе медицинских томографических данных пациента.3. The method according to p. 1, characterized in that the models of inclusions are obtained on the basis of medical tomographic data of the patient. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении моделей включений в качестве одной из моделей изготавливают модель липомы, при этом используют поливинилхлоридный пластизоль с примесью 1% графитовой крошки и 0.5% металлизированных блесток с размером частиц не более длины волны используемого ультразвукового излучения и жесткостью хотя бы в 2 раза меньше жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани.4. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of models of inclusions, a lipoma model is made as one of the models, while using polyvinyl chloride plastisol with an admixture of 1% graphite chips and 0.5% metallized spangles with a particle size of not more than the wavelength of the ultrasound used radiation and rigidity at least 2 times less than the rigidity of the polyvinyl chloride plastisol used to make the model of the main fabric. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении моделей включений в качестве одной из моделей изготавливают модель фиброаденомы, при этом используют поливинилхлоридный пластизоль с примесью 0.5% графита крошки с размером частиц не более длины волны используемого ультразвукового излучения и жесткостью, не отличимой от жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани.5. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of models of inclusions, a model of fibroadenoma is made as one of the models, while using polyvinyl chloride plastisol with an admixture of 0.5% crumb graphite with a particle size of not more than the wavelength of the ultrasound radiation used and stiffness not distinct from the hardness of the PVC plastisol used to make the base fabric model. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении моделей включений в качестве одной из моделей изготавливают модель кистозного образования, при этом используют поливинилхлоридный пластизоль без добавления примеси жесткостью хотя бы на 15% меньше жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани.6. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of models of inclusions, a model of cystic formation is made as one of the models, while using polyvinyl chloride plastisol without adding impurities with a stiffness of at least 15% less than the rigidity of the polyvinyl chloride plastisol used to make the main model fabrics. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при изготовлении моделей включений в качестве одной из моделей изготавливают модель опухоли, при этом используют поливинилхлоридный пластизоль без добавления примеси жесткостью хотя бы на 60% больше жесткости поливинилхлоридного пластизоля, используемого для изготовления модели основной ткани.7. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of models of inclusions, a tumor model is made as one of the models, while using polyvinyl chloride plastisol without adding impurities with a stiffness of at least 60% more than the rigidity of the polyvinyl chloride plastisol used to make the model of the main tissue .
RU2022130330A 2022-11-22 Method of manufacturing phantom for ultrasonic research RU2797398C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797398C1 true RU2797398C1 (en) 2023-06-05

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011032840A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Bimodal organ phantom and associated production method
US20170122915A1 (en) * 2015-11-02 2017-05-04 The United States Of America,As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Service Pvcp phantoms and their use
US20180310923A1 (en) * 2017-04-26 2018-11-01 Hitachi, Ltd. Phantom for ultrasound measurement, and ultrasound ct device
RU2776983C1 (en) * 2021-04-12 2022-07-29 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") Method for manufacturing a phantom for transcranial ultrasonic examinations

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011032840A1 (en) * 2009-09-18 2011-03-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Bimodal organ phantom and associated production method
US20170122915A1 (en) * 2015-11-02 2017-05-04 The United States Of America,As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Service Pvcp phantoms and their use
US20180310923A1 (en) * 2017-04-26 2018-11-01 Hitachi, Ltd. Phantom for ultrasound measurement, and ultrasound ct device
RU2776983C1 (en) * 2021-04-12 2022-07-29 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") Method for manufacturing a phantom for transcranial ultrasonic examinations
RU2777255C1 (en) * 2021-04-12 2022-08-01 Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы "Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы" (ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ") Method for manufacturing a phantom with vessels for ultrasonic examination

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Filippou et al. Recent advances on the development of phantoms using 3D printing for imaging with CT, MRI, PET, SPECT, and ultrasound
US9183764B2 (en) Method for manufacturing three-dimensional molded model and support tool for medical treatment, medical training, research, and education
US7419376B2 (en) Human tissue phantoms and methods for manufacturing thereof
Binder et al. Stereolithographic biomodeling to create tangible hard copies of cardiac structures from echocardiographic data: in vitro and in vivo validation
JP2010029650A (en) Medical ultrasonic phantom
Chmarra et al. Multimodal phantom of liver tissue
Gatto et al. Three-Dimensional Printing (3DP) of neonatal head phantom for ultrasound: Thermocouple embedding and simulation of bone
CN109820594A (en) A method of production heart part 3D printing model is guided using ultrasonic wave initial data
JP2021525157A (en) Manufacturing method using echo source replica and additional manufacturing system
Jush et al. Dnn-based speed-of-sound reconstruction for automated breast ultrasound
RU2797398C1 (en) Method of manufacturing phantom for ultrasonic research
CN101176683A (en) Preparation method of human body stereo anatomy image as well as application
CN113724562B (en) Simulated craniocerebral model for transcranial ultrasonic scanning and preparation method thereof
JP4101149B2 (en) Biomedical approximate phantom for ultrasonic medicine
Chung et al. Design of lymphedema ultrasound phantom with 3D-printed patient-specific subcutaneous anatomy: a-mode analysis approach for early diagnosis
Wei et al. 3D printing of medical models: a literature review
Cheung et al. Magnetic resonance imaging properties of multimodality anthropomorphic silicone rubber phantoms for validating surgical robots and image guided therapy systems
Robertson et al. 3D printed ultrasound phantoms for clinical training
RU2776983C1 (en) Method for manufacturing a phantom for transcranial ultrasonic examinations
RU2805587C1 (en) Method of manufacturing a spongeous phantom for ultrasonic research
KR102051116B1 (en) Manufacturing method of liver phantom model and liver phantom model manufactured by the method
RU2777255C1 (en) Method for manufacturing a phantom with vessels for ultrasonic examination
Konovalov et al. Development of a Deformable Anthropomorphic Liver Phantom for Multimodal Imaging With Ultrasound and CT
Pirozzi et al. 3D-printed anatomical phantoms
Peters Digital image elasto-tomography: Mechanical property reconstruction from surface measured displacement data