Aorta addominale idrogel che imita tessuto di fabbricazione fantocci per convalida Elastografia ad ultrasuoni

Questo metodo può aiutare a valutare gli algoritmi inerenti al campo dell'imaging dell'elasticità degli ultrasuoni vascolari, imitando in modo non invasivo vasi clinicamente rilevanti con geometrie complesse e proprietà del materiale variabili spazialmente. Il vantaggio principale di questa tecnica è che stabilisce una metodologia per produrre facilmente tessuti che imitano i fantasmi con parametri geometrici sintonizzabili e proprietà meccaniche spazialmente variabili. Questa tecnica di produzione può far progredire la nostra capacità di diagnosticare aneurismi addominalmente aortici convalidando un metodo per misurare le mutevoli proprietà meccaniche inerenti alla malattia.

A dimostrare la procedura, sarà Luke Cybulski, un tecnico del mio laboratorio. Per preparare gli idrogel, mescolare 22,2 grammi di polvere di PVA-c in 200 millilitri di acqua del rubinetto in un bicchiere di vetro e microonde la soluzione a ebollizione. Quindi mescolare e far bollire nuovamente la soluzione fino a quando tutto il PVA non viene sciolto.

Quindi, sospendere 0,4 grammi di polvere di carbonato di calcio in 10 millilitri di acqua e mescolare accuratamente la sospensione di carbonato di calcio nella soluzione PVA come scatterer ad ultrasuoni. Quindi, coprire la soluzione per il raffreddamento a temperatura ambiente. Fare un'altra soluzione PVA-c con 17,6 grammi di polvere di PVA-c in 100 millilitri di acqua del rubinetto in un altro bicchiere con ebollizione e agitazione fino a quando la soluzione non è limpida.

Quindi aggiungere 0,4 grammi di polvere di carbonato di calcio in cinque millilitri di sospensione dello scatterer ad ultrasuoni ad acqua alla seconda soluzione PVA-c. Mescolare una soluzione finale PVA-c con 193,7 grammi di polvere di PVA-c e 3,5 litri di acqua del rubinetto in una grande pentola e portare la soluzione a ebollizione, rimuovendo la pentola dal fuoco una volta che il PVA è completamente sospeso in soluzione. Quindi aggiungere 7,4 grammi di polvere di carbonato di calcio in 10 millilitri di sospensione dell'acqua alla pentola e lasciare raffreddare la soluzione a temperatura ambiente.

Per assemblare gli stampi, attaccare un'estremità di circa 100 millimetri di tubi flessibili alla porta di iniezione di uno stampo di lume esterno e attaccare un cazzo di arresto con connessioni a siringa all'altra estremità. Utilizzando cera deformabile, allineare i perni di registrazione dello stampo interno del lume e aderire la parte del contenitore sporgente dello stampo del lume interno alla parte del vaso dritto dello stampo del lume interno. In un'area ben ventilata, applicare uno spray su rivestimento in gomma flessibile l'estremità aneurismatica dello stampo interno del lume per evitare che l'idrogel dissolva la parte dello stampo PVA durante il processo di stampaggio.

Con il lato più grande della parte aneurismatica dello stampo esterno rivolto verso il basso, riempire il rigonfiamento con 15 millilitri di soluzione PVA-c da 17,6 grammi e posizionare le parti dello stampo interno assemblate nella parte anteriore dello stampo esterno utilizzando elastici per mantenere la parte interna del lume in posizione. Quindi posizionare l'assieme dello stampo in un congelatore meno 20 gradi Celsius per 12 ore. Nel frattempo, applicare una generosa quantità di cera deformabile sulla superficie posteriore di uno stampo campione stampato e bloccare lo stampo del campione su un foglio di plastica piatto tagliato a una dimensione minima di circa 100 per 60 per 10 millimetri.

Quindi, riempire lo spazio tra lo stampo e il foglio di plastica con la soluzione PVA da 17,6 grammi e posizionare lo stampo nel congelatore meno 20 gradi celsius. Senza lasciare che la soluzione nel primo gruppo di stampi scongeli e rassoda insieme l'intero stampo del contenitore che rivesti le cuciture dello stampo del lume esterno con cera deformabile per garantire che l'idrogel non perda durante l'iniezione. Riempire una siringa da 60 millilitri con la soluzione in PVC da 22,2 grammi e tenere premuta l'estremità di biforcazione dello stampo iniettare la soluzione PVA-c nell'assieme dello stampo.

Lasciare impostare lo stampo di nuova costruzione per 30 minuti con maschiatura delicata ogni 10 minuti per consentire a qualsiasi bolla d'aria di salire sulla parte superiore dello stampo. Quindi, congelare l'intero assieme dello stampo per 12 ore. Nel frattempo, assemblare e bloccare un altro stampo campione e un foglio di plastica piatto tagliato come dimostrato, riempire lo spazio tra lo stampo e il foglio di plastica con la soluzione PVA da 22,2 grammi e congelare lo stampo per 12 ore.

Alla fine dell'incubazione gelida, scongelare entrambi gli stampi per 12 ore a temperatura ambiente, seguiti da altri quattro cicli di congelamento e scongelamento di altre 24 ore. Dopo il quinto ciclo di congelamento-scongelamento, rimuovere i campioni di test PVA-c dai loro stampi e tagliare qualsiasi criogel in eccesso dai campioni per la conservazione in un contenitore sigillato di una soluzione di acqua candeggina del cinque per cento per volume a temperatura ambiente. Successivamente, rimuovere il vaso PVA-c dallo stampo esterno del lume, separando accuratamente la parte del vaso dritto dello stampo interno del lume dalla parte aneurismaca.

Quindi tagliare i distanziali di registrazione dall'estremità biforcata della parte aneurismaca dello stampo del lume interno per esporre il filamento PVA stampato e posizionare la parte stampata in PVA in un bagno d'acqua a temperatura ambiente per sciogliere la parte aneurismaca PVA. Dopo aver dissolto e rimosso la parte stampata in PVA dall'interno del contenitore fantasma conservare il fantasma in un contenitore sigillato di una soluzione di acqua sbiancante del cinque per cento in volume a temperatura ambiente. Riempire lo stampo di sfondo con circa 3,3 litri della soluzione PVA-c da 183,7 grammi e riempire uno stampo campione con soluzione PVA-c da 183,7 grammi e congelare e scongelare lo sfondo e gli stampi del campione per due cicli di 24 ore.

Dopo il secondo disgelo, rimuovere il campione di sfondo e il fantasma di sfondo dai loro stampi e conservarli in un contenitore sigillato di soluzione di acqua fresca al cinque per cento per sbiancamento a temperatura ambiente. Per il test dei fantasmi e dei campioni, posizionare il contenitore e i fantasmi di fondo in un grande bagno d'acqua e utilizzare morsetti per collegare l'estremità del contenitore più grande all'uscita della pompa dell'acqua emodinamica. Posizionare il fantasma del contenitore nel fantasma di sfondo e utilizzare i morsetti dei tubi per attaccare le estremità biforcate del fantasma all'ingresso alla pompa emodinamica.

Posizionare un catetere del sensore di pressione allo stato solido nel sistema della pompa di estremità del recipiente vicino all'ingresso della pompa emodinamica ed eseguire la pompa emodinamica in modo che le pressioni delle formazioni di Walde siano tra un minimo di zero kilopascal e un massimo di 7,5 kilopascal. Quindi utilizzare un sistema ad ultrasuoni e un trasduttore convesso con una frequenza centrale di circa cinque megahertz per raccogliere immagini ad ultrasuoni dello sfondo e dei fantasmi della nave nella sezione trasversale nella posizione del diametro massimo del contenitore registrando i dati di pressione utilizzando un sistema di acquisizione digitale. Qui, rappresentate come immagini in modalità B del recipiente che imitano i fantasmi per le pressioni minime e massime misurate dal catetere sono mostrate.

In questo fantasma fabbricato il rapporto tra la pressione media normalizzata e misurata all'interno del quarto posteriore del fantasma e la tensione media nel quarto anteriore era di 0,92. In questo fantasma prodotto, la sezione aneurismaca del fantasma è stata realizzata con una soluzione PVA-c di massa del 15% e il resto del fantasma è stato realizzato usando il 10% in massa PVA-c e il rapporto tra la deformazione posteriore e la deformazione anteriore è stato determinato essere 1,87. Qui, il fantasma eterogeneo è stato generato con un 20% da PVA-c di massa con un rapporto di deformazione posteriore-anteriore di 4,23 e questo 25% da fantasma eterogeneo PVA-c di massa ha dimostrato un ceppo da posteriore a anteriore di 7,37.

Come dimostrato, i fantasmi finali del contenitore possono essere pressione dinamicamente e sono stabili sotto carichi di grandi dimensioni. Durante il tentativo di questo processo di produzione, è importante mantenere la registrazione di tutte le sezioni dello stampo. Se le parti dello stampo non sono correttamente montate, possono verificarsi sezioni sottili della parete del recipiente.

L'uso di criogel di alcol polivinile consente una vasta gamma di valori di rigidità per imitare le mutevoli proprietà del materiale dei vasi sanguigni. Seguendo la tecnica illustrata in questa procedura, altre geometrie fantasma possono essere create e testate utilizzando stampi CAD simili o stampi specifici del paziente da immagini CT migliorate a contrasto dei vasi. I fantasmi criogel sviluppati qui sono stati specificamente progettati per l'imaging ad ultrasuoni, tuttavia, sono anche compatibili con la residenza magnetica e i sistemi di imaging tomogrophy del computer e possono essere utilizzati per convalidare una vasta gamma di tecniche di imaging.