이 방법은 복잡한 기하학 및 공간적으로 다양한 재료 특성을 가진 임상 관련 선박을 비침습적으로 모방하여 혈관 초음파 탄성 이미징 분야에 내재된 알고리즘을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 튜닝 가능한 기하학적 매개 변수뿐만 아니라 공간적으로 다양한 기계적 특성으로 팬텀을 모방한 조직을 쉽게 제조하는 방법론을 확립한다는 것입니다. 이 제조 기술은 질병에 내재된 변화하는 기계적 특성을 측정하는 방법을 검증하여 복부 대동맥류를 진단하는 우리의 능력을 발전시킬 수 있습니다.
절차를 시연하는 것은 내 실험실의 기술자 인 루크 키불스키 (Luke Cybulski)가 될 것입니다. 하이드로겔을 준비하려면 22.2그램의 PVA-c 파우더를 유리 비커에 200밀리리터의 수돗물에 넣고 용액을 끓이도록 전자레인지에 넣고 끓입니다. 그런 다음 모든 PVA가 용해될 때까지 용액을 다시 저어서 끓입니다.
다음으로, 탄산칼슘 분말 0.4그램을 10밀리리터의 물에 중단하고 탄산칼슘 현탁액을 초음파 산란기로서 PVA 용액에 철저히 혼합한다. 그런 다음 실온으로 냉각할 용액을 덮습니다. 17.6 그램의 PVA-c 분말로 다른 유리 비커에 100 밀리리터의 수돗물을 끓이고 용액이 명확해질 때까지 저어줍니다.
그런 다음 2차 PVA-c 용액에 5밀리리터의 물 초음파 산란기 현탁액에 0.4 그램의 탄산칼슘 분말을 첨가합니다. 최종 PVA-c 용액에 193.7 그램의 PVA-c 분말과 3.5 리터의 수돗물을 큰 냄비에 넣고 용액을 끓여 PVA가 용액이 완전히 중단되면 열에서 냄비를 제거합니다. 그런 다음 탄산칼슘 분말 7.4그램을 10밀리리터의 물 현탁액에 넣고 용액이 실온으로 냉각되도록 합니다.
금형을 조립하려면 약 100mm 의 유연한 튜브 조각을 외부 루멘 몰드의 사출 포트에 부착하고 다른 쪽 끝에 주사기 연결을 사용하여 스톱 콕을 부착하십시오. 변형 가능한 왁스를 사용하여 내부 루멘 몰드의 등록 핀을 정렬하고 내부 루멘 몰드의 부풀어 오르는 용기 부분을 내부 루멘 몰드의 직선 용기 부분에 부착합니다. 통풍이 잘 되는 부위에, 성형 공정 중에 하이드로겔이 PVA 금형 부품을 용해하지 못하도록 내부 루멘 몰드의 동맥류 끝을 코팅하는 유연한 고무 에 스프레이를 적용한다.
외부 금형의 동맥류 부분의 큰 면이 아래로 향하고, 17.6 그램 PVA-c 용액의 15 밀리리터로 부푼 것을 채우고 고무 밴드를 사용하여 앞 외부 금형 부분에 조립 된 내부 금형 부품을 배치하여 내부 루멘 부분을 제자리에 고정시킵니다. 그런 다음 금형 어셈블리를 영하 20도의 냉동고에 12시간 동안 놓습니다. 한편, 인쇄된 시료 몰드의 후면에 변형 가능한 왁스를 넉넉하게 적용하고 시료 몰드를 평평한 플라스틱 시트에 고정시켜 최소 크기인 약 100 x 60 x 10mm로 절단한다.
그런 다음 금형과 플라스틱 시트 사이의 공간을 17.6 그램 PVA 용액으로 채우고 금형을 영하 20도 냉동고에 놓습니다. 제1 몰드 어셈블리에서 용액을 해동하지 않고 전체 용기 몰드를 변형 가능한 왁스로 일렬로 세우는 전체 용기 몰드를 결합하여 하이드로겔이 주입 중에 누출되지 않도록 합니다. 22.2그램 PVC 용액으로 60밀리리터 주사기를 채우고 몰드업의 분기 끝을 잡고 PVA-c 용액을 금형 조립체에 주입한다.
새로 제작된 금형을 10분마다 부드럽게 두드리며 30분 동안 세팅하여 기포가 금형 의 상단까지 상승할 수 있도록 합니다. 그런 다음 전체 금형 어셈블리를 12시간 동안 동결합니다. 한편, 입증된 바와 같이 다른 샘플 금형 및 플랫 플라스틱 시트 컷을 조립 및 클램프하고, 22.2그램 PVA 용액으로 금형과 플라스틱 시트 사이의 공간을 채우고, 금형을 12시간 동안 동결한다.
동결 인큐베이션이 끝나면 실온에서 12시간 동안 두 금형을 해동한 다음 24시간 더 동결 및 해동 사이클을 4회 더 해동합니다. 다섯 번째 동결 해동 주기 후, 그들의 금형에서 PVA-c 테스트 샘플을 제거하고 실온에서 부피 표백수 용액에 의해 5 %의 밀봉 용기에 저장샘플에서 초과 냉동 젤을 손질. 다음으로, 외부 루멘 몰드로부터 PVA-c 용기를 제거하고, 내부 루멘 몰드의 직선 용기 부분을 동맥류 부로부터 조심스럽게 분리한다.
그런 다음 내부 루멘 몰드의 동맥류 부분의 분기 된 끝에서 등록 스페이서를 잘라 인쇄 된 PVA 필라멘을 노출하고 PVA 동맥류 부분을 용해하기 위해 실온에서 수조에 PVA 인쇄 된 부분을 배치합니다. 용기 의 내부에서 인쇄된 PVA 인쇄 부품을 용해 및 제거한 후 실온에서 부피 표백수 용액에 의해 5%의 밀봉용기에 팬텀을 저장한다. 배경 몰드에 183.7 그램 PVA-c 용액의 약 3.3 리터를 채우고 183.7 그램 PVA-c 솔루션으로 샘플 금형을 채우고 24 시간 주기 동안 배경 및 샘플 금형을 동결및 해동하십시오.
두 번째 해동 후, 배경 샘플과 배경 유령을 금형에서 제거하고 실온에서 부피 표백수 용액에 의해 신선한 5 %의 밀봉 용기에 저장합니다. 유령과 시료의 테스트를 위해 선박과 배경 유령을 큰 수조에 넣고 튜브 클램프를 사용하여 더 큰 용기 끝을 혈역학 용수 펌프의 출력에 부착하십시오. 혈관 팬텀을 배경 유령에 놓고 튜브 클램프를 사용하여 유령의 양면 끝을 입구에 부착하여 혈역학 펌프에 부착합니다.
혈관 끝 펌프의 시스템에 고체 상태 압력 센서 카테터를 놓고 헤모다이믹 펌프를 실행하여 발트 형성의 압력이 최소 0 킬로파스칼과 최대 7.5 킬로파스칼 사이입니다. 그런 다음 약 5메가헤르츠의 중심 주파수를 가진 초음파 시스템과 볼록 트랜스듀서를 사용하여 디지털 획득 시스템을 사용하여 압력 데이터를 기록하는 최대 용기 직경의 위치에서 단면에서 배경 및 용기 팬텀의 초음파 이미지를 수집합니다. 여기서, 카테터에 의해 측정된 최소 및 최대 압력에 대해 팬텀을 모방한 선박의 B 모드 이미지로 표현된다.
이 제조된 유령에서 팬텀의 후방 분기 내에서 측정된 평균 압력의 비율은 전방 분기의 평균 균주에 0.92이었다. 이 제조된 팬텀에서, 팬텀의 동맥류 부분은 질량 PVA-c 용액에 의해 15%로 만들어졌으며, 나머지 팬텀은 질량 PVA-c에 의해 10%를 사용하여 만들어졌으며 후방 및 전방 균주의 비율은 1.87로 결정되었다. 여기서, 이질적인 팬텀은 후방에서 전방 균주 비율 4.23에 대한 후방을 가진 질량 PVA-c에 의해 20%로 생성되었으며, 이 25%는 질량 PVA-c 이기종 팬텀에 의해 7.37의 전방 균주에 대한 후방을 입증하였다.
입증된 바와 같이, 최종 선박 팬텀은 동적으로 압력을 가할 수 있으며 큰 하중하에서 안정적입니다. 이 제조 공정을 시도하는 동안 모든 금형 섹션의 등록을 유지하는 것이 중요합니다. 금형 부품이 제대로 장착되지 않은 경우 용기 벽의 얇은 섹션이 발생할 수 있습니다.
폴리 비닐 알코올 냉동 겔의 사용은 혈관의 변화하는 물질 특성을 모방하기 위해 강성 값의 넓은 범위를 허용합니다. 이 절차에 표시된 기술에 따라, 다른 유령 형상은 선박의 대비 강화 CT 이미지에서 유사한 CAD 금형 또는 환자 특정 금형을 사용하여 생성및 테스트 할 수 있습니다. 여기에서 개발된 저온겔 팬텀은 초음파 화상 진찰을 위해 특별히 디자인되었지만, 자기 거주 및 컴퓨터 토모그로피 이미징 시스템과도 호환되며 광범위한 이미징 기술을 검증하는 데 사용될 수 있습니다.
