Name: manufacturing abdominal aorta hydrogel tissue-mimicking phantoms for ultrasound elastography validation
Uploaded: 2018-09-19T13:30:00
Duration: 9 min 32 s
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Ce travail a été soutenu par le Centre National pour faire progresser des Sciences translationnelle de la National Institutes of Health, par le biais de prix no UL1 TR000042 et le National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering des instituts nationaux de la santé par le biais de prix no R21 EB018432.

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Cet article présente une technique pour fabriquer des tissus imitant des fantômes pour le test élastographie ou élasticité algorithmes d’imagerie. L’utilisation combinée de CAD et l’impression 3D permet de conception efficace aortique fantômes imitant avec des géométries complexes, au-delà des fantômes tubulaires, y compris les renflements anévrismale. La création du fantôme se faite en 4 étapes ; 1 conception de la géométrie fantôme, 2) impression des pièces moule fantôme, 3) mélange des solutions cryogel qui imitent en fin de compte les ultrasons caractéristiques et propriétés mécaniques des vaisseaux fantômes ainsi 4) coulée/injection du cryogel solution dans le moule, définissant le PVA-c avec des cycles de gel-dégel et l’enlèvement du fantôme du moule. L’utilisation de la CAO dans la dans la conception des moules obtenus à l’étape 1 permet un moyen simple de modifier précisément la géométrie des fantômes. Impression des pièces moule actuellement prend environ 5 à 8 h selon la taille de l’impression et donc peut être facilement faite des modifications répétées pour les moules.
À l’étape 3, les solutions cryogel sont créées pour imiter le navire, l’anévrisme et fond de tissu avec les particules de carbonate de calcium, imitant le scatter US du tissu. Les solutions cryogel doivent être agitées avant l’utilisation si les particules de calcium sont déposent dans le mélange. La concentration exacte du mélange de la cryogel permettra de déterminer les propriétés mécaniques finales des fantômes. Ainsi, il est important de créer les échantillons indépendants de chacune des solutions utilisées dans le vaisseau fantôme et l’arrière-plan. Bien que ne faisant pas partie du protocole ici, des mesures indépendantes du module d’élasticité de l’échantillon doivent être obtenus en utilisant les essais de tension uniaxiale. Indépendante des essais mécaniques des échantillons PVA-c pour les 10 %, 15 %, 20 % et 25 % fantômes créés dans les résultats représentatifs avaient mesuré module de cisaillement de 17,4 ± 1,0 kPa, 48,3 ± 5,7 kPa, 95,1 ± 0,4 kPa et 170.0 ± 4,1 kPa, respectivement.
Étape 4 est l’étape la plus importante dans la création de ces fantômes. Bien que les goupilles d’inscriptions sont en place pour maintenir les pièces de la moule dans leur position correcte par rapport aux autres, il est important de veiller à ce que le moule ne distinguent pas les parties durant le processus de moulage. Ainsi, l’utilisation de la pince pour tenir le moule. La considération la plus importante de l’étape 4 est de minimiser les bulles d’air piégées dans le moule avant le premier cycle de gel-dégel. Il est souvent utile de démonter un côté du moule externe et d’inspecter le fantôme après le premier gel-dégel cycle pour s’assurer elle formée correctement. Cela peut économiser le temps perdu en mettant un fantôme « mauvais » par le biais de cycles supplémentaires. Une fois que le fantôme a été retiré du moule entièrement, il peut être stocké dans l’eau pendant plusieurs semaines avec l’utilisation continue.
Les fantômes de PVA-c mis au point dans ce travail ont été créés afin de reproduire précisément la rigidité ultrasonique et matérielle du tissu aortique. L’utilisation d’alcool polyvinylique cryogel permet un large éventail de rigidité mécanique possible, imite mieux les propriétés matérielles changeantes de tissu aortique par rapport au caoutchouc plus comme matériaux33,34. En outre, l’utilisation d’hydrogel et moulage capte mieux les propriétés acoustiques du caoutchouc coulé ou imprimés directement 3D33,45. Quelques bulles d’air peuvent se retrouvent piégés dans nos moules avant le premier cycle de gel-dégel. Cela peut faire apparaître des intervalles dans le fantôme et conduire à la faiblesse importante ou des artéfacts acoustiques. Ainsi, il est recommandé d’inspecter les fantômes hors du moule après le premier gel-dégel afin de déterminer si le processus doit être redémarré. En outre, les auteurs ont trouvé que le moule interne peut parfois changer au cours de la congélation de la portion anévrismale des fantômes. Dans ce cas, une modification dudit protocole serait de créer une pièce 3D imprimée ou autrement conçue, pour tenir fermement le moule de la lumière interne au moule externe antérieure au cours de la congélation de la présente section. Les auteurs ont trouvé qu’en utilisant le côté postérieur de la moule extérieur et une entretoise de 5 mm entre le moule extérieur postérieur et le moule interne fonctionne bien à cette fin.
Le fantôme développé ici est idéal pour l’étude de l’influence des variations de diamètre anévrysmal et épaisseur luminale, voire la présence de thrombus dans les tissus en éditant les fichiers originaux de CAD. Toutefois, les travaux antérieurs ont montré aussi que cette technique de fabrication peut être modifiée pour produire des géométries fantômes spécifiques au patient en utilisant les images de tomographie par ordinateur et logiciel de segmentation, plutôt que de conception CAO, la 3D pour créer imprimé moules fantômes 44. les résultats présentés ici montrent que l’algorithme a été en mesure de visualiser les variations manufacturées dans les propriétés mécaniques des sections fantômes. Il est à noter que bien que ces fantômes ont été utilisés pour tester des techniques d’imagerie basée aux Etats-Unis, ils sont également compatibles avec la résonance magnétique et la tomographie par ordinateur, systèmes d’imagerie et qu’ils peuvent aussi être utilisés au-delà de l’objectif d’élasticité d’imagerie, pour une large gamme de modalités et de nouvelles techniques d’imagerie.

Anévrismes de l’aorte abdominales (AAA) sont des élargissements focales de l’aorte qui se produisent préférentiellement près de la bifurcation aortique1. La cause exacte de la formation de AAA est inconnue, mais plusieurs théories suggèrent que la pathogénie est multifactorielle, avec des facteurs génétiques, comportementales, hémodynamiques et environnementaux contribuant2,3. Alors que le diagnostic d’un anévrisme de l’aorte abdominal peut être obtenu en utilisant des techniques d’imagerie non invasive, la prédiction du risque de rupture spécifique au patient n’est pas aussi précis4,5,6. La réparation chirurgicale peut réduire le risque de rupture de l’aorte, mais une réparation du dispositif de l’aorte comporte un taux élevé de morbidité et mortalité associés7. Pratiques chirurgicales actuelles utilisent les « critères de taille maximale », ou diamètre maximum absolu les anévrismes, pour prédire le risque d’un patient de rupture. Malheureusement, il a été clairement établi qu’un anévrisme se rompt encore ci-dessous, les tailles cliniquement acceptables pour la réparation chirurgicale, ce qui signifie que les patients avec un anévrisme taille comportent certains risque de rupture8,9, 10 , 11 , 12 , 13. en outre, il est connu que les rapports historiques de risque de rupture sont des estimations trop susceptibles du risque de rupture véritable, ce qui signifie que de nombreux patients sont exposés à un risque chirurgical sans avantage13. Une évaluation plus précise du risque spécifique au patient rupture est nécessaire pour aider à stratifier le rapport bénéfice-risque du patient de subir une réparation chirurgicale anévrisme.
Il a été démontré que la distribution des contraintes spatiales au sein d’un AAA est d’une importance cruciale pour déterminer le potentiel de rupture et peut être un meilleur indicateur que le diamètre maximum14,15,16,17 , 18. la plupart des récentes études qui examinent la mécanique de la rupture de l’AAA utilisent segmentés géométries de radiographies par tomodensitométrie (TDM) calculée et population moyenne des propriétés mécaniques du tissu aortique mesuré ex vivo. Modèles d’éléments finis (FE) sont ensuite utilisés pour prédire le navire mur souligne14,15,16,17,18. Toutefois, étant donné que les propriétés mécaniques sont déterminées après l’excision de tissu, on ignore si les modèles résultants décrivent avec précision les pressions en vivo spécifique au patient. Ces études généralement assument navire homogène des propriétés de matériau mur et ne tiennent pas compte de la structure très hétérogène de la paroi aortique et thrombus19,20,21,22 ,23,24,25.
L’imagerie élasticité axée sur l’échographie est utilisée cliniquement pour diagnostiquer et surveiller une variété de maladies pathologies26. Cette technologie fournit un moyen non invasif d’interroger les interactions physiques des tissus mous. Imagerie d’élasticité vasculaire aux États-Unis a été utilisé comme adjuvant imagerie modalité d’évaluation américaine clinique dans le dépistage et le suivi de l’AAAs. La combinaison de ces techniques fournit deux informations géométriques, comme diamètre et longueur, ainsi que des données mécaniques, comme la rigidité relative et de la variation de la rigidité. Tandis que plusieurs techniques d’imagerie de l’élasticité nécessitent une charge extérieure pour induire une déformation du tissu mesurables, le mouvement du tissu à mesurer ici est induit par des changements dans la pression aortique causée par le cœur battant. De nombreuses méthodes ont été publiées pour résoudre dans l’espace des champs de déformation en déformation des navires, toutefois, des études de validation de ces méthodes ont été limitées aux patients humains, des modèles animaux ou ex vivo des tissus échantillons27,28 ,29,30,31,32. A ce jour, peu de méthodes permettant de créations de géométries personnalisées avec les propriétés des matériaux dans l’espace varié27,29.
Nous présentons ici une méthode de fabrication nous compatibles, tissus imitant des fantômes qui peuvent être adaptés à une variété de géométries aortiques pertinentes et propriétés des matériaux pour la validation des techniques ELASTOGRAPHIE US. Bien que les groupes précédents ont été en mesure de concevoir des fantômes de géométrie complexe pour imiter les géométries de AAA à l’aide de 3D printing technology33,34, caoutchoucs imprimables sont connus pour avoir une forte atténuation aux Etats-Unis et n’ont pas de moyen à plus tard leur Propriétés des matériaux. Fantômes sont fabriqués à partir de cryogel d’alcool polyvinylique (PVA-c), qui a déjà été démontré que l’être idéal pour imiter les tissus vasculaires propriétés35. Ces fantômes peuvent être utilisés dans les Etats-Unis, résonance magnétique et elastographic d’imagerie36,37,38. La géométrie de l’anévrisme de l’aorte a été conçue de la même façon pour que le modèle de simulation créé par PRVD et al. 14. le navire a un diamètre nominal de 22,5 mm et possède un renflement anévrismal qui est renflement de 64 mm de long, 47 mm de diamètre et excentrique (β = 0,6)14 à la face antérieure du fantôme. La dernière section imite la bifurcation iliaque distale de diamètre de 15 mm. Le fantôme a été choisi pour avoir une épaisseur constante d’environ 5 mm. Raghavan et coll. ont signalé dans une petite étude que l’épaisseur de navire de AAA varie de 0,23-4,26 mm, avec une valeur médiane de 1,48 mm39. Une épaisseur nominale de navire sur l’extrémité la plus grande de ce spectre a été choisie ici pour la fabrication des préoccupations avec l’espoir que l’amélioration des techniques d’impression 3D améliorera l’épaisseur minimale de fantôme qui peut être moulé. Moules fantômes ont été conçus en dollars canadiens et sont 3D imprimées à l’aide de lampes à incandescence et des imprimantes disponibles dans le commerce.
Les moules sont injection remplis avec la solution de PVA-c et soumis à une série de cycles de gel/dégel (-20 ° C et + 20 ° C) à la réticulation du polymère de PVA-c et polymériser le gel. Le module d’élasticité de la PVA-c est contrôlé en modifiant la concentration de gel PVA-c ou le nombre de cycles de gel-dégel. La section anévrysmal du moule pour enlever de la lumière interne du vaisseau fantôme perte nécessaire. Cela a été accompli par l’utilisation d’un alcool polyvinylique, filament imprimante 3D (PVA). Bien que chimiquement semblable à la poudre de PVA-c, le filament PVA ne pas polymériser lorsque congelés et, à ce titre, peut être dissous dans l’eau après que le PVA-c a été fixé. Echantillon de moules sont imprimés pour créer des éprouvettes de traction essais, dans une configuration « dog bone », avec la même concentration de PVA-c. Ces moules subissent les mêmes cycles de gel/dégel et sont utilisés pour l’essai de traction pour mesurer indépendamment le module d’élasticité des sections fantômes. Un matériau de fond a été fabriqué avec le plus doux de PVA-c, faite pour simuler les tissus du rétropéritoine40,41. Cette toile de fond fantôme a été fabriqué comme un tube cylindrique axisymétrique homogène avec un diamètre intérieur de 4 cm, un diamètre extérieur de 16,5 cm et une longueur de 16,5 cm. Il a été fabriqué à partir d’une solution PVA de 5 % et soumis à un total de deux cycles de gel-dégel.
Les fantômes de AAA finales ont été placés dans le fantôme de l’arrière-plan et connecté, via les raccords pour tubes et brides de serrage, d’une pompe à eau hémodynamiques conçu pour déformer les fantômes avec flux cycliques physiologiques et des pressions. La vitesse de la pompe a été réglée pour délivrer environ 6-7 kPa pression légume sec à un taux d’environ 1 séquences image sonore Ultra Hz. les fantômes de déformation ont été recueillies, et la souche de pression normalisée a été calculée pour identifier les différences dans l’espace varié de propriétés mécaniques. Résultats représentatifs de la pression normalisée souche images au sein de la région de navire sont présentées. Les différences régionales croissantes dans la souche normalisée des fantômes hétérogènes plus rigides, par rapport à la phantom homogène, démontrent les différences dans la rigidité du bateau et notre capacité à le mesurer.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:983px;" width="982">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">PLA filament</td>
			<td style="width:369px;">MatterHackers, MatterHackers.com</td>
			<td style="width:179px;">MEEDKTKU</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">PVA filament</td>
			<td style="width:369px;">MatterHackers, MatterHackers.com</td>
			<td style="width:179px;">M4MJTECR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">LeakSeal</td>
			<td style="width:369px;">RPM International Inc., Rustoleum.com</td>
			<td style="width:179px;">265495</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:268px;">Polyvinyl alcohol powder (Elvanol 71-30)</td>
			<td style="width:369px;">DowDuPont Inc., ChemistryStore.com</td>
			<td style="width:179px;">SKU: 81015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Calcium Carbonate Powder</td>
			<td style="width:369px;">greenwaybiotech.com via amazon.com</td>
			<td style="width:179px;">Amazon: B00HFFCBYQ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:268px;">Tacky Wax</td>
			<td style="width:369px;">bards.com via amazon.com</td>
			<td style="width:179px;">Bards: BB759 
			Amazon: B016KBDYRS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Rostock max 3D Printer</td>
			<td style="width:369px;">SeeMeCNC, seemecnc.com</td>
			<td style="width:179px;">SKU: 84459</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Onshape CAD software</td>
			<td style="width:369px;">OnShape, onshape.com</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Mattercontrol printer software</td>
			<td style="width:369px;">MatterHackers, MatterHackers.com</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:268px;">Mikro-Cath pressure catheter and device</td>
			<td style="width:369px;">Millar, Inc., millar.com</td>
			<td>4501016/B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">BNC digital acquisition</td>
			<td>National Instruments Corporation, ni.com</td>
			<td style="width:179px;">NI USB-6251 BNC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">clear cast acrylic sheet</td>
			<td align="left">mcmaster-carr Supply Company, mcmaster.com</td>
			<td>8560K274</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:268px;">Cole-Parmer Stopcocks with Luer Connections; 3-way; male lock, Non-sterile</td>
			<td style="width:369px;">Cole-Parmer, coleparmer.com</td>
			<td style="width:179px;">EW-30600-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">BD Disposable Syringes (60 mL, Luer lock)</td>
			<td style="width:369px;">Cole-Parmer, coleparmer.com</td>
			<td style="width:179px;">EW-07945-28</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">6 Inch Ratchet Bar Clamp / 12 Inch Spreader</td>
			<td>Tekton, Inc., www.tekton.com</td>
			<td style="width:179px;">39181</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Tygon PVC Clear Tubing</td>
			<td align="left">mcmaster-carr Supply Company, mcmaster.com</td>
			<td>6516T53</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">MTS Qtest Q/5</td>
			<td style="width:369px;">MTS Systems Corperation, www.mts.com</td>
			<td style="width:179px;">4501016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">MTS 5N Load Cell</td>
			<td style="width:369px;">MTS Systems Corperation, www.mts.com</td>
			<td style="width:179px;">4501016/B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:268px;">Abaqus FEA</td>
			<td style="width:369px;">Dassault Syst&#232;mes, 3ds.com</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

manufacturing abdominal aorta hydrogel tissue-mimicking phantoms for ultrasound elastography validation

ELASTOGRAPHIE par ultrasons (US), ou l’imagerie d’élasticité, est complément d’imagerie technique qui utilise des images séquentielles d’US des tissus mous pour mesurer le mouvement du tissu et de déduire ou de quantifier les caractéristiques biomécaniques sous-jacents. Pour les anévrismes de l’aorte abdominales (AAA), les propriétés biomécaniques tels que les changements dans du tissu module d’élasticité et les estimations de la contrainte de tissu peuvent être indispensables pour l’évaluation de la nécessité de l’intervention chirurgicale. Anévrismes aortiques abdominaux U.S. ELASTOGRAPHIE pourrait être un outil utile pour suivre l’évolution de l’AAA et identifier les changements dans les propriétés biomécaniques caractéristiques des patients à haut risque.
Un objectif préliminaire à l’élaboration d’une technique d’élastographie AAA nous est la validation de la méthode en utilisant un modèle physique pertinent avec les propriétés des matériaux connues. Nous présentons un processus pour la production de fantômes de tissus imitant AAA avec géométries physiquement pertinentes et propriétés des matériaux dans l’espace modulées. Ces fantômes de tissus visent à imiter les propriétés US, module matériel et géométrie des anévrismes de l’aorte abdominales. Fantômes de tissus sont fabriqués à l’aide d’un cryogel d’alcool polyvinylique (PVA-c) et moulé à l’aide de pièces imprimées en 3D créés à l’aide de logiciels de conception (CAO) assistée par ordinateur. Le module des fantômes est contrôlé en modifiant la concentration de PVA-c et en changeant le nombre de cycles de gel-dégel utilisée pour polymériser le cryogel. Les fantômes de l’AAA sont reliées à une pompe hémodynamique, conçue pour déformer les fantômes avec la pression cyclique physiologique et s’écoule. Séquences d’image sonore ultra les fantômes déformant autorisés pour le calcul spatial de la souche de pression normalisée et l’identification des propriétés mécaniques de la paroi des vaisseaux. Des résultats représentatifs de la souche de pression normalisée sont présentés.

Images de mode B représentant le navire imitant les fantômes sont indiqués pour les pressions minimales et maximales mesurées par le cathéter (Figure 4b et 4C, respectivement). La in%/kPa pression normalisée souche (εp/PP) s’affiche pour quatre fantômes fabriqués différents (Figure 5). Figure 5 une montre la souche normalisées pression mesurée dans un fantôme homogène fabriqué avec un 10 % en masse de la solution de PVA-c. Le ratio de la souche moyenne mesurée dans le quart postérieur (bas de l’image) du fantôme à la souche moyenne du trimestre antérieur (haut de l’image) était de 0,92. Figure 5 b indique εp/PP pour un fantôme où la section anévrysmal du fantôme a été fabriquée avec un 15 % de solution de masse PVA-c et le reste du fantôme a été effectuée à l’aide de 10 % en masse PVA-c. Le rapport postérieur à la souche antérieure de ce fantôme s’est avéré 1,87. Figure 5 c indique εp/PP pour le fantôme hétérogène avec 20 masse PVA-c, avec un postérieur à anisotropie antérieure de 4,23 %. Figure 5 d indique εp/PP pour le fantôme hétérogène avec 25 % de la masse PVA-c, avec un postérieur à anisotropie antérieure de 7.37.
Les résultats présentés ici montrent que des fantômes aortiques abdominales ont été créés avec des géométries complexes et la variées spatiale des propriétés matérielles. Conception des géométries fantômes ont été, ou plus précisément, les moules fantômes ont été effectuées à l’aide de logiciels qui facilite les modifications de géométrie fantôme (Figure 1a et 1 b). Moules peuvent être facilement 3D imprimés et assemblés et géométries complexes moule peuvent être imprimés à l’aide de filament PVA et cire perdue supprimée, comme techniques de moulage. Les fantômes de navire final peuvent être pressurisés dynamiquement et sont stables dans des charges importantes (Figure 4a). Fantômes sont compatibles avec des ultrasons d’imagerie (Figure 4b et 4C) et ont des propriétés des matériaux imitant la rigidité aortique abdominale. Les variations dans les ratios de souche dans l’antéro-postérieures régions des images souche démontrent que les régions ont des propriétés matérielles différentes (Figure 5) et la mécanique des tests indépendants sur des échantillons de quantifier les valeurs exactes de leurs modules de cisaillement respectifs.

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Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation

Nous décrivons ici une méthode pour fabriquer des fantômes anévrysmal, aortiques imitant le tissu pour l’utilisation en test élastographie par ultrasons. L’utilisation combinée de conception assistée par ordinateur (CAO) et 3 Dimensions (3D) impression techniques produits aortique fantômes à géométrie complexe, prévisible pour valider l’elastographic imaging algorithmes avec des expériences contrôlées.

Aorte abdominale Hydrogel imitant le tissu de fabrication fantômes pour Validation élastographie par ultrasons

Ultrasound (US) elastography, or elasticity imaging, is an adjunct imaging technique that utilizes sequential US images of soft tissues to measure the ...

Cette méthode peut aider à évaluer les algorithmes inhérents au domaine de l’imagerie par élasticité des ultrasons vasculaires, en imitant non invasivement les vaisseaux cliniquement pertinents avec des géométries complexes et des propriétés matérielles spatialement variables. Le principal avantage de cette technique est qu’elle établit une méthodologie pour fabriquer facilement des tissus imitant des fantômes avec des paramètres géométriques mélodieux ainsi que des propriétés mécaniques spatialement variables. Cette technique de fabrication peut faire progresser notre capacité à diagnostiquer les anévrismes abdominalement aortiques en validant une méthode pour mesurer les propriétés mécaniques changeantes inhérentes à la maladie.Luke Cybulski, technicien de mon laboratoire, fera la démonstration de l’intervention. Pour préparer les hydrogels, mélanger 22,2 grammes de poudre de PVA-c dans 200 millilitres d’eau du robinet dans un bécher en verre, et cuire au micro-ondes la solution à ébullition. Puis remuer et faire bouillir la solution à nouveau jusqu’à ce que tout le PVA soit dissous.Ensuite, suspendez 0,4 grammes de poudre de carbonate de calcium dans 10 millilitres d’eau et mélangez soigneusement la suspension carbonate de calcium dans la solution PVA sous forme de disperseurs à ultrasons. Ensuite, couvrez la solution pour le refroidissement à température ambiante. Faire une autre solution PVA-c avec 17,6 grammes de poudre PVA-c en 100 millilitres d’eau du robinet dans un autre bécher en verre avec ébullition et agitation jusqu’à ce que la solution soit claire.Ajoutez ensuite 0,4 gramme de poudre de carbonate de calcium en cinq millilitres de suspension de disperseur à ultrasons d’eau à la deuxième solution PVA-c. Mélanger une solution finale PVA-c avec 193,7 grammes de poudre PVA-c et 3,5 litres d’eau du robinet dans une grande casserole et porter la solution à ébullition, en enlevant le pot de la chaleur une fois que l’ACV est entièrement suspendu en solution. Ajouter ensuite 7,4 grammes de poudre de carbonate de calcium en 10 millilitres de suspension d’eau à la casserole et laisser refroidir la solution à température ambiante.Pour assembler les moules, fixez une extrémité d’environ 100 millimètres de tube flexible au port d’injection d’un moule extérieur de lumen et fixez une bite d’arrêt avec des raccordements de seringue à l’autre extrémité. À l’aide de cire déformable, alignez les broches d’enregistrement du moule intérieur lumen et adhérez à la partie bombée du moule intérieur de lumen à la partie droite de navire du moule intérieur de lumen. Dans une zone bien ventilée, appliquer un spray sur le revêtement en caoutchouc flexible de l’extrémité anévrisme du moule lumen intérieur pour empêcher l’hydrogel de dissoudre la partie moule PVA pendant le processus de moulage.Avec le côté plus grand de la partie anévriste du moule extérieur faisant face vers le bas, remplissez le renflement avec 15 millilitres de 17.6 grammes de solution de PVA-c et placez les parties intérieures assemblées de moule dans la partie extérieure avant de moule utilisant des bandes en caoutchouc pour maintenir la partie intérieure de lumen en place. Ensuite, placez l’assemblage du moule dans un congélateur de moins 20 degrés Celsius pendant 12 heures. Pendant ce temps, appliquez une généreuse quantité de cire déformable sur la surface arrière d’un moule d’échantillon imprimé et serrez le moule d’échantillon sur une feuille de plastique plate coupée à une taille minimale d’environ 100 par 60 par 10 millimètres.Ensuite, remplissez l’espace entre le moule et la feuille de plastique avec la solution PVA de 17,6 grammes et placez le moule dans le congélateur de moins 20 degrés Celsius. Sans laisser la solution dans le premier assemblage de moule décongeler assembler et serrer ensemble l’ensemble du moule du récipient tapissant les coutures du moule lumen externe avec de la cire déformable pour s’assurer que l’hydrogel ne fuit pas pendant l’injection. Remplissez une seringue de 60 millilitres avec la solution PVC de 22,2 grammes et maintenez l’extrémité de bifurcation du moule jusqu’à injecter la solution PVA-c dans l’assemblage du moule.Laissez le moule nouvellement construit se fixer pendant 30 minutes avec le tapage doux toutes les 10 minutes pour permettre à n’importe quelle bulle d’air de s’élever au dessus du moule. Ensuite, congeler l’ensemble de l’assemblage du moule pendant 12 heures. Pendant ce temps, assembler et serrer un autre moule échantillon et plat feuille de plastique coupé comme démontré, remplir l’espace entre le moule et la feuille de plastique avec la solution PVA 22,2 grammes, et congeler le moule pendant 12 heures.À la fin de l’incubation de congélation, décongeler les deux moules pendant 12 heures à température ambiante, suivi de quatre autres cycles de gel et de dégel de 24 heures. Après le cinquième cycle gel-dégel, retirez les échantillons d’essai PVA-c de leurs moules et coupez tout cryogel excédentaire des échantillons pour les entreposer dans un contenant scellé de cinq pour cent par solution d’eau de Javel en volume à température ambiante. Ensuite, retirez le récipient PVA-c du moule extérieur de lumen, séparant soigneusement la partie droite de navire du moule intérieur de lumen de la partie anévrique.Ensuite, coupez les espaceurs d’enregistrement de l’extrémité bifurquée de la partie anévriste du moule intérieur lumen pour exposer le filament imprimé PVA et placer la partie imprimée PVA dans un bain d’eau à température ambiante pour dissoudre la partie anévrisme PVA. Après la dissolution et l’enlèvement de la partie imprimée PVA de l’intérieur du navire fantôme stocker le fantôme dans un récipient scellé d’un cinq pour cent par solution d’eau de Javel volume à température ambiante. Remplissez le moule de fond avec environ 3,3 litres de la solution PVA-c de 183,7 grammes et remplissez un moule d’échantillon avec la solution PVA-c de 183,7 grammes et congelez et décongelez le fond et les moules d’échantillon pendant deux cycles de 24 heures.Après le deuxième dégel, retirez l’échantillon de fond et le fantôme de fond de leurs moules et rangez-les dans un récipient scellé de cinq pour cent frais par solution d’eau de Javel en volume à température ambiante. Pour l’essai des fantômes et des échantillons, placez le navire et les fantômes de fond dans un grand bain d’eau et utilisez des pinces à tubes pour fixer l’extrémité plus grande du navire à la sortie de la pompe à eau hémodynamique. Placez le fantôme du navire dans le fantôme arrière-plan et utilisez des pinces à tubes pour fixer les extrémités bifurquées du fantôme à l’entrée à la pompe hémodynamique.Placez un cathéter de capteur de pression à l’état solide dans le système de la pompe d’extrémité du navire près de l’entrée de la pompe hémodynamique et exécutez la pompe hémodynamique de telle sorte que les pressions des formations walde se situent entre un minimum de zéro kilopascal et un maximum de 7,5 kilopascals. Utilisez ensuite un système d’ultrasons et un transducteur convexe d’une fréquence centrale d’environ cinq mégahertz pour recueillir des images échographiques de l’arrière-plan et des fantômes du navire en coupe transversale à l’endroit où le diamètre maximal du navire enregistre les données de pression à l’aide d’un système d’acquisition numérique. Ici, représentés comme des images en mode B du vaisseau imitant les fantômes pour les pressions minimales et maximales mesurées par le cathéter sont montrés.Dans ce fantôme fabriqué, le rapport de la souche normalisée de pression moyenne mesurée dans le quart postérieur du fantôme à la souche moyenne dans le trimestre antérieur était de 0,92. Dans ce fantôme fabriqué, la section anévrémique du fantôme a été faite avec une solution PVA-c de masse de 15 pour cent et le reste du fantôme a été fait en utilisant le 10 pour cent par masse PVA-c et le rapport de la souche postérieure et antérieure a été déterminé à 1,87. Ici, le fantôme hétérogène a été généré avec un 20 pour cent par PVA-c de masse avec un rapport postérieur à antérieur de contrainte de 4.23 et ceci 25 pour cent par le fantôme hétérogène de masse de PVA-c a démontré une souche postérieure à antérieure de 7.37.Comme nous l’avons démontré, les fantômes du navire final peuvent être soumis à une pression dynamique et stables sous de grandes charges. Tout en essayant ce processus de fabrication, il est important de maintenir l’enregistrement de toutes les sections de moule. Si les pièces de moule ne sont pas correctement ajustées sections minces de la paroi du navire peut en résulter.L’utilisation de cryogel d’alcool polyvinyle permet un large éventail de valeurs de rigidité pour imiter les propriétés matérielles changeantes des vaisseaux sanguins. Suivant la technique montrée dans cette procédure, d’autres géométries fantômes peuvent être créées et testées en utilisant des moules CAO similaires ou des moules spécifiques au patient à partir d’images CT améliorées contrastées des vaisseaux. Les fantômes cryogel développés ici ont été spécifiquement conçus pour l’imagerie par ultrasons, cependant, ils sont également compatibles avec la résidence magnétique et les systèmes d’imagerie tomogrophy ordinateur et peuvent être utilisés pour valider un large éventail de techniques d’imagerie.

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