この方法は、複雑な幾何学と空間的に変化する物質特性を有する臨床的に関連する血管を非侵襲的に模倣することによって、血管超音波弾性イメージングの分野に固有のアルゴリズムを評価するのに役立ちます。この技術の主な利点は、調整可能な幾何学的パラメータと空間的に変化する機械的特性を持つファントムを模倣する組織を容易に製造する方法論を確立することです。この製造技術は、疾患に固有の変化する機械的特性を測定する方法を検証することによって、腹部大動脈瘤を診断する能力を向上させる可能性がある。
手順を実証すると、私の研究室の技術者であるルーク・シブルスキーが行われます。ヒドロゲルを調製するには、ガラスビーカーに200ミリリットルの水道水に22.2グラムのPVA-c粉末を混ぜ、溶液を沸騰させます。その後、PVAのすべてが溶解するまで溶液を再びかき混ぜ、沸騰させます。
次に、炭酸カルシウム粉末の0.4グラムを10ミリリットルの水に懸濁し、炭酸カルシウム懸濁液を超音波散乱剤としてPVA溶液に十分に混ぜ合わせます。次に、室温まで冷却するための溶液を覆う。100ミリリットルの水道水で17.6グラムのPVA-c粉末を用いた別のPVA-c溶液を、沸騰させて溶液が透明になるまで攪拌して別のガラスビーカーに入れます。
次に、2番目のPVA-c溶液に5ミリリットルの水超音波散乱体懸濁液に0.4グラムの炭酸カルシウム粉末を加える。PVA-c粉末193.7グラムと大きな鍋に3.5リットルの水道水を使用して最終的なPVA-c溶液を混合し、PVAが完全に溶液に懸濁したら、熱からポットを取り除き、沸騰させます。その後、ポットに水懸濁液の10ミリリットルに炭酸カルシウム粉末の7.4グラムを追加し、室温に冷却する溶液を可能にします。
金型を組み立てるには、約100ミリメートルの柔軟なチューブの一方の端を外腔金型の射出口に取り付け、もう一方の端にシリンジ接続を持つストップコックを取り付けます。変形可能なワックスを使用して、内側の内腔金型の登録ピンを位置合わせし、内側の内腔金型の膨らんだ容器部分を内腔金型のストレート容器部分に接着します。換気の良い領域では、成形プロセス中にヒドロゲルがPVAモールド部品を溶解するのを防ぐために、内腔金型の動脈瘤端部を柔軟なゴムにスプレー塗布します。
外側の金型の動脈瘤部分の大きな側を下向きにして、17.6グラムのPVA-c溶液の15ミリリットルで膨らみを満たし、組み立てられた内側の金型部品をゴムバンドを使用して前部の外側のモールド部分に配置して内部ルーメン部分を所定の位置に保持します。その後、金型アセンブリをマイナス20°Cの冷凍庫に12時間置きます。一方、印刷されたサンプル金型の裏面に変形可能なワックスをたっぷりと塗布し、サンプルモールドを平らなプラスチックシートにクランプし、最小サイズの約100 x 60 x 10ミリメートルにカットします。
次に、金型とプラスチックシートの間のスペースを17.6グラムのPVA溶液で満たし、マイナス20°Cの冷凍庫に金型を入れます。最初の金型アセンブリで溶液を解凍させることなく、外腔金型の縫い目を変形可能なワックスで裏打ちする容器全体を組み立ててクランプし、注入中にヒドロゲルが漏れないようにします。60ミリリットルのシリンジに22.2グラムのPVC溶液を充填し、モールドの分岐端を保持してPVA-c溶液を金型アセンブリに注入します。
新しく構築された金型は、金型の上部に上昇する任意の気泡を許可するために、10分ごとに穏やかなタップで30分間設定することができます。その後、金型アセンブリ全体を12時間凍結します。一方、デモで示すように、別のサンプル金型と平らなプラスチックシートカットを組み立ててクランプし、金型とプラスチックシートの間のスペースを22.2グラムのPVA溶液で満たし、金型を12時間凍結します。
凍結インキュベーションの終わりに、両方の金型を室温で12時間解凍し、続いてさらに4つの24時間の凍結および解凍サイクルが続きます。5回目の凍結融解サイクルの後、PVA-c試験サンプルを金型から取り出し、サンプルから余分なクライオゲルをトリミングし、室温で5%の体積漂白水溶液の密閉容器に保管します。次に、PVA-c容器を外腔金型から取り出し、内腔金型のストレート容器部分を動脈瘤部分から慎重に分離する。
次に、内腔の二股部分から登録スペーサーを切り取り、印刷されたPVAフィラメントを露出させ、PVAの動脈瘤部分を溶解させるために、室温の水浴にPVAプリント部を置きます。PVA印刷部を容器の内部から溶解除去した後、ファントムは室温で5%体積漂白水溶液の密閉容器にファントムを保管する。183.7グラムPVA-c溶液の約3.3リットルでバックグラウンド金型を充填し、183.7グラムのPVA-c溶液でサンプル金型を充填し、24時間サイクルのバックグラウンドとサンプル金型を凍結して解凍します。
2回目の解凍後、バックグラウンドサンプルとバックグラウンドファントムを金型から取り出し、室温でボリュームブリーチ水溶液で5%の密閉容器に保管します。ファントムとサンプルのテストのために、容器および背景の幻影を大きい水浴に入れ、管クランプを使用して、より大きい容器端を血行式水ポンプの出力に取り付ける。船舶ファントムをバックグラウンドファントムに配置し、チューブクランプを使用して、ファントムの二股端を水力学的ポンプに入口に取り付けます。
固形圧力センサカテーテルを、ヘムダイナミックポンプの入口近くの容器エンドポンプのシステムに配置し、ウォルデ層の圧力が最小ゼロキロパスカルと最大7.5キロプラスカルの間になるように血行力学的ポンプを実行します。次に、超音波システムと約5メガヘルツの中心周波数を有する凸型トランスデューサを使用して、デジタル取得システムを使用して圧力データを記録する最大血管径の位置にある断面の背景および血管ファントムの超音波画像を収集する。ここで、カテーテルによって測定された最小および最大圧力に対するファントムを模倣する容器のBモード画像として表される。
この製造された幻影では、ファントムの後四分の一以内で測定された平均圧力の平均圧力正規化された歪みの比率は、前四半期の平均株に対して0.92であった。この製造されたファントムでは、ファントムの動脈瘤部を質量PVA-c溶液によって15%で作製し、ファントムの残りの部分は質量PVA-cによって10%を用いて作られ、後部および前歪の比は1.87であると判断した。ここで、異種ファントムは、後から前へ4.23の前部歪み比を有する質量PVA-cによって20%で生成され、この25%は、7.37の前部株に対する後部を示した。
実証されているように、最終的な容器の幻影は動的に圧力をかけることができ、大きい負荷の下で安定である。この製造プロセスを試みる間、すべての金型セクションの登録を維持することが重要です。金型部品が適切に取り付けられていない場合は、容器壁の薄い部分が発生する可能性があります。
ポリビニルアルコールクライオゲルの使用は、血管の変化する物質特性を模倣するために剛性値の広い範囲を可能にします。この手順で示されている技術に従って、他の幻の形状は、血管のコントラスト強化CT画像から同様のCAD金型または患者固有の金型を使用して作成およびテストすることができます。ここで開発されたクライオゲルファントムは、超音波画像診断用に特別に設計されましたが、磁気住居およびコンピュータトモグロフィイメージングシステムとも互換性があり、幅広いイメージング技術の検証に使用できます。
