Diese Methode kann helfen, die Dem Feld der vaskulären Ultraschall-Elastizitäts-Bildgebung innewohnenden Algorithmen zu bewerten, indem klinisch relevante Gefäße mit komplexen Geometrien und räumlich unterschiedlichen Materialeigenschaften nicht invasiv imitiert werden. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine Methodik zur einfachen Herstellung von Gewebenachahmungsphantomen mit abstimmbaren geometrischen Parametern sowie räumlich variierenden mechanischen Eigenschaften etabliert. Diese Herstellungstechnik kann unsere Fähigkeit, abdominale Aortenaneurysmen zu diagnostizieren, durch Validierung eines Verfahrens zur Messung der sich verändernden mechanischen Eigenschaften, die der Krankheit innewohnen, verbessern.
Demonstrieren das Verfahren, wird Luke Cybulski, ein Techniker aus meinem Labor sein. Um die Hydrogele vorzubereiten, mischen Sie 22,2 Gramm PVA-c Pulver in 200 Milliliter Leitungswasser in einem Glasbecher, und Mikrowelle die Lösung zum Kochen. Dann rühren und kochen Sie die Lösung wieder, bis die gesamte PVA aufgelöst ist.
Als nächstes 0,4 Gramm Calciumcarbonatpulver in 10 Milliliter Wasser aussetzen und die Calciumcarbonatsuspension als Ultraschallstreuer gründlich in die PVA-Lösung mischen. Dann decken Sie die Lösung für die Kühlung auf Raumtemperatur. Machen Sie eine weitere PVA-c-Lösung mit 17,6 Gramm PVA-c Pulver in 100 Milliliter Leitungswasser in einem anderen Glasbecher mit Kochen und Rühren, bis die Lösung klar ist.
Dann fügen Sie 0,4 Gramm Calciumcarbonatpulver in fünf Milliliter Wasser-Ultraschall-Streuer Suspension zur zweiten PVA-c-Lösung hinzu. Mischen Sie eine endgültige PVA-c-Lösung mit 193,7 Gramm PVA-c Pulver und 3,5 Liter Leitungswasser in einem großen Topf und bringen Sie die Lösung zum Kochen, wodurch der Topf aus der Hitze entfernt wird, sobald die PVA vollständig in Lösung aufgehängt ist. Dann 7,4 Gramm Calciumcarbonatpulver in 10 Milliliter Wassersuspension in den Topf geben und die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen lassen.
Um die Formen zu montieren, befestigen Sie ein Ende von etwa 100 Millimetern flexiblen Schläuchen am Injektionsanschluss einer äußeren Lumenform und befestigen Sie einen Stop-Hahn mit Spritzenanschlüssen am anderen Ende. Mit verformbarem Wachs die Registrierungsstifte der inneren Lumenform ausrichten und den wölbenden Gefäßteil des inneren Lumenschimmels an den geraden Gefäßteil der inneren Lumenform anbringen. In einem gut belüfteten Bereich das aneurysmale Ende der inneren Lumenform mit einem Spray auf die flexible Gummibeschichtung auftragen, um zu verhindern, dass das Hydrogel das PVA-Formteil während des Formprozesses auflöst.
Mit der größeren Seite des aneurysmalen Teils der äußeren Form nach unten, füllen Sie die Wölbung mit 15 Milliliter 17,6 Gramm PVA-c Lösung und legen Sie die montierten inneren Formteile in der vorderen äußeren Formteil mit Gummibändern, um das innere Lumenteil an Ort und Stelle zu halten. Dann legen Sie die Formmontage in einem minus 20 Grad Celsius Gefrierschrank für 12 Stunden. In der Zwischenzeit eine großzügige Menge an verformbarem Wachs auf die Rückseite einer bedruckten Probenform auftragen und die Probenform auf eine flache Kunststofffolie klemmen, die auf eine Mindestgröße von ca. 100 mal 60 mal 10 Millimeter geschnitten ist.
Dann füllen Sie den Abstand zwischen der Form und der Kunststofffolie mit der 17,6 Gramm PVA-Lösung und legen Sie die Form in den Minus 20 Grad Celsius Gefrierschrank. Ohne die Lösung in der ersten Formbaugruppe auftauen zu lassen, montieren und klemmen Sie die gesamte Gefäßform zusammen, die die Nähte der äußeren Lumenform mit verformbarem Wachs ausstatten, um sicherzustellen, dass das Hydrogel während der Injektion nicht austritt. Füllen Sie eine 60-Milliliter-Spritze mit der 22,2 Gramm SCHWEREN PVC-Lösung und halten Sie das Bifurkationsende der Form hoch, injizieren Sie die PVA-c-Lösung in die Formbaugruppe.
Lassen Sie die neu konstruierte Form für 30 Minuten mit sanftem Tippen alle 10 Minuten einstellen, damit jede Luftblase an die Spitze der Form steigen kann. Dann frieren Sie die gesamte Formbaugruppe für 12 Stunden ein. In der Zwischenzeit, montieren und klemmen Sie eine weitere Probenform und flache Kunststofffolie geschnitten, wie gezeigt, füllen Sie den Raum zwischen der Form und der Kunststofffolie mit der 22,2 Gramm PVA-Lösung, und frieren Sie die Form für 12 Stunden.
Am Ende der Gefriertauchzeit, tauen beide Formen für 12 Stunden bei Raumtemperatur, gefolgt von vier weiteren 24 Stunden Gefrier- und Tauzyklen. Nach dem fünften Frost-Tau-Zyklus die PVA-c-Prüfproben aus ihren Formen entfernen und überschüssiges Kryogel aus den Proben für die Lagerung in einem versiegelten Behälter mit einer Fünf-Prozent-Volumen-Bleichwasserlösung bei Raumtemperatur schneiden. Als nächstes entfernen Sie das PVA-c-Gefäß aus der äußeren Lumenform und trennen sie vorsichtig den geraden Gefäßteil der inneren Lumenform vom aneurysmalen Teil.
Schneiden Sie dann die Registrierungsabstandhalter vom zweifarbigen Ende des aneurysmalen Teils der inneren Lumenform, um das bedruckte PVA-Filament freizulegen, und legen Sie das PVA-gedruckte Teil in ein Wasserbad bei Raumtemperatur, um den ANeurysmalen PVA-Teil aufzulösen. Nach dem Auflösen und Entfernen des PVA-gedruckten Teils aus dem Inneren des Behälters speichern Phantom das Phantom in einem versiegelten Behälter einer fünf Prozent Volumen Bleichenwasserlösung bei Raumtemperatur. Füllen Sie die Hintergrundform mit ca. 3,3 Litern der 183,7 Gramm PVA-c Lösung und füllen Sie eine Probenform mit 183,7 Gramm PVA-c Lösung und frieren und tauen Sie die Hintergrund- und Probenformen für zwei 24-Stunden-Zyklen auf.
Nach dem zweiten Tauwetter die Hintergrundprobe und das Hintergrundphantom aus ihren Formen entfernen und bei Raumtemperatur in einem versiegelten Behälter mit frischen fünf Prozent Bleichenwasserlösung lagern. Zum Testen der Phantome und Proben legen Sie das Gefäß und die Hintergrundphantome in ein großes Wasserbad und befestigen Sie das größere Behälterende mit Schlauchklemmen an der Leistung der hämodynamischen Wasserpumpe. Legen Sie das Behälterphantom in den Hintergrund und verwenden Sie Rohrklemmen, um die zweifarbigen Enden des Phantoms am Einlass an der hämodynamischen Pumpe zu befestigen.
Legen Sie einen Festkörperdrucksensorkatheter in das System der Behälterendpumpe in der Nähe des Einlasses der hämodynamischen Pumpe und betreiben Sie die hämodynamische Pumpe so, dass die Drücke der Walde-Formationen zwischen einem Minimum von null Kilopascal und einem Maximum von 7,5 Kilopascal liegen. Verwenden Sie dann ein Ultraschallsystem und einen konvexen Messumformer mit einer Mittenfrequenz von etwa fünf Megahertz, um Ultraschallbilder des Hintergrunds und der Gefäßphantome im Querschnitt an der Stelle des maximalen Behälterdurchmessers zu erfassen, der die Druckdaten mit einem digitalen Erfassungssystem aufzeichnet. Hier werden als B-Modus-Bilder des Gefäßes dargestellt, die Phantome für die vom Katheter gemessenen minimalen und maximalen Drücke imitieren.
In diesem hergestellten Phantom betrug das Verhältnis der durchschnittlichen drucknormalisierten Dehnung, gemessen im hinteren Viertel des Phantoms, zur durchschnittlichen Belastung im vorderen Quartal 0,92. In diesem hergestellten Phantom wurde der aneurysmale Teil des Phantoms mit einer 15-prozentigen PvA-c-Lösung hergestellt und der Rest des Phantoms wurde mit den 10 Prozent durch Masse PVA-c gemacht und das Verhältnis der hinteren und vorderen Sorte wurde auf 1,87 festgelegt. Hier wurde das heterogene Phantom mit einer Masse PVA-c von 20 Prozent mit einem hinteren bis vorderen Dehnungsverhältnis von 4,23 erzeugt und diese 25 Prozent durch Masse PVA-c heterogene Phantom zeigten einen hinteren bis vorderen Stamm von 7,37.
Wie gezeigt, können die endlaufenden Behälterphantome dynamisch unter Druck gesetzt werden und sind unter großen Lasten stabil. Beim Versuch dieses Herstellungsprozesses ist es wichtig, die Registrierung aller Formabschnitte beizubehalten. Wenn die Formteile nicht richtig montiert sind, können dünne Abschnitte der Gefäßwand entstehen.
Die Verwendung von Polyvinylalkohol-Kryogel ermöglicht eine breite Palette von Steifigkeitswerten, um die sich ändernden Materialeigenschaften der Blutgefäße nachzuahmen. Nach der in diesem Verfahren gezeigten Technik können andere Phantomgeometrien mit ähnlichen CAD-Formen oder patientenspezifischen Formen aus kontrastverstärkten CT-Bildern von Gefäßen erstellt und getestet werden. Die hier entwickelten Kryogel-Phantome wurden speziell für die Ultraschall-Bildgebung entwickelt, sind aber auch mit magnetischen Verweil- und Computertomogrophy-Bildgebungssystemen kompatibel und können zur Validierung einer Vielzahl von bildgebenden Verfahren verwendet werden.
