Name: manufacturing abdominal aorta hydrogel tissue-mimicking phantoms for ultrasound elastography validation
Uploaded: 2018-09-19T13:30:00
Duration: 9 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation at JoVE.com

Эта работа была поддержана Национальным центром для продвижения трансляционная наук национальных институтов здравоохранения через награду № УЛ1 TR000042 и Национальный институт биомедицинских изображений и биоинженерии национальных институтов здравоохранения через награду № R21 EB018432.

Авторы не имеют ничего сообщать.

Этот документ представляет технику для изготовления тканей подражая фантомы для использования в тестирования эластография или эластичности, визуализации алгоритмов. Комбинированное использование CAD и 3D печати позволяет для эффективного проектирования аорты подражая фантомы со сложной геометрией, помимо трубчатых фантомы, в том числе аневризмы выпуклости. Создание Фантом происходит в 4 этапа; 1) дизайн Фантом геометрии, 2) печать частей Фантом плесень, 3) смешивания cryogel решений, которые в конечном итоге будет имитировать ультразвуковые характеристики и механических свойств Фантом судов и 4) заливки/инъекций по cryogel решение в форму, установив ПВА c с циклов замораживания оттаивания и удаления phantom от плесени. Использование САПР в в разработке формы, полученные на шаге 1 позволяет простой означает точно изменять геометрию фантомов. Печать формы частей в настоящее время занимает приблизительно 5-8 ч в зависимости от размера печати и таким образом легко могут быть сделаны для многократные изменения формы.
В шаге 3 cryogel решения создаются для имитации судна, аневризма и фон ткани с частицами карбонат кальция, подражая США разброс ткани. Cryogel решения следует перемешивают до использования если кальция частицы осели из смеси. Точные концентрации смеси cryogel будет определять окончательный механические свойства фантомов. Таким образом важно создать независимые образцы каждого из решений, используемых в призрак корабля и фона. Хотя не является частью протокола здесь, независимые измерения упругости образца должны быть получены с помощью тестирования одноосные напряженности. Независимые механические испытания образцов ПВА c для 10%, 15%, 20% и 25% фантомы, созданный в результатах представительных измерили модуль сдвига 17,4 ± 1,0 кПа, 48,3 ± 5.7 кПа, 95,1 ± 0,4 кПа и 170,0 ± 4,1 кПа, соответственно.
Шаг 4 является наиболее важным этапом в создании этих фантомов. Хотя регистрация контакты находятся в место, чтобы сохранить форму частей в их правильное положение относительно других, важно, чтобы убедиться, что плесень, которую частей не отдельные во время процесса формования. Таким образом использование зажимы держать форму. Самым важным соображением шаг 4 — для сведения к минимуму воздушных пузырьков в ловушке в плесень до первого цикла замораживания оттаивания. Это часто полезно разобрать одну сторону внешней плесени и инспектировать Фантом, после первого замораживания оттаивания цикла, чтобы убедиться, что он сформирован правильно. Это может сэкономить время впустую, поставив «плохих» призрак через дополнительные циклы. После того, как призрак была удалена из формы полностью, он может храниться в воде в течение нескольких недель с продолжение использования.
Фантомы ПВА c, разработанных в этой работе были созданы конкретно имитировать ультразвуковой и материальные жесткость аорты ткани. Использование поливинилового спирта cryogel позволяет для более широкого круга возможных механических жесткость, чтобы лучше имитировать изменения свойств материала аорты ткани, по сравнению с более резина как материалы33,34. Кроме того применение гидрогеля и прецизионное литье лучше захватывает акустические свойства литой резины или непосредственно 3D печатные материалы33,45. Некоторые пузырьков воздуха может попасть в ловушку в нашей формы до первого цикла замораживания оттаивания. Это может вызвать пробелы в Фантом и привести к материальной слабости или акустическая артефактов. Таким образом рекомендуется проверить фантомы из формы после первого замораживания оттаивания для определения, если этот процесс должен быть перезапущен. Кроме того авторы обнаружили, что внутренний плесень может иногда сдвига при замерзании аневризмы часть фантомов. Если это происходит, одна модификация выше протокола бы для создания 3D печати, или иным образом спроектированы, часть твердо держать внутренний просвет плесень передней внешней формы при замерзании этого раздела. Авторы обнаружили, что с помощью задней стороне внешней плесени и 5 мм спейсера между задней внешней плесени и внутренняя форма работает хорошо для этой цели.
Фантом, разработанных здесь идеально подходит для изучения влияния изменений в аневризмы диаметр и толщина Люминал или потенциально наличие тромба в ткани путем редактирования исходных файлов CAD. Однако предыдущие работы также показал, что эта техника производства может быть изменен для получения конкретного пациента Фантом геометрии с использованием изображений томографии и сегментации программного обеспечения, а не CAD дизайна, для создания 3D печати Фантом пресс-формы 44. результаты, показанные здесь продемонстрировать, что алгоритм смог визуализировать выпускаемой вариации в механических свойств Фантом секций. Следует отметить, что хотя эти фантомы были использованы для тестирования тепловизионные методы, основанные на США, они также совместимы с магнитного резонанса и компьютерная томография, системы визуализации и что они также могут быть использованы за рамки цели упругости изображений для широкого спектр новых методов обработки изображений и методов.

Аневризм брюшной аорты (AAA) являются фокуса расширения аорты, которые происходят преимущественно вблизи бифуркации аорты1. Точная причина формирования AAA неизвестна, хотя многие теории предположить, что патогенеза является многофакторной, генетические, поведенческие, гемодинамики и экологические факторы,2,3. Хотя диагноз аневризма брюшной аорты может быть получен с помощью неинвазивные методы обработки изображений, прогнозирование риска разрыва конкретного пациента не является точным4,5,6. Хирургических ремонт может уменьшить риск разрыва аорты, но оперативного ремонта аорты несет высокий уровень связанных заболеваемости и смертности7. Текущий хирургического практики использования «максимальный размер критерии», или максимальный диаметр абсолютной аневризм, предсказать пациента риск разрыва. К сожалению было также установлено, что аневризмы разрывов по-прежнему ниже размеров клинически приемлемым для хирургического, означает, что пациентов с любых размеров аневризмы нести определенный риск разрыва8,9, 10 , 11 , 12 , 13. Кроме того, известно, что исторические отчеты о разрыве риска являются вероятно чрезмерной оценок риска истинный разрыв, смысл, многие пациенты подвержены хирургического риска без выгоды13. Более точную оценку риска разрыва конкретного пациента необходимо помочь стратифицировать пациента соотношения риска выгод претерпевает ремонта хирургического аневризмы.
Было показано, что распределение пространственное напряжений в AAA имеет решающее значение в определении разрыв потенциал и может быть лучшим показателем, чем максимальный диаметр14,,1516,17 , 18. Большинство из последних исследований, которые расследуют механики разрушения AAA использовать сегментирована геометрии из рентгеновская компьютерная томография (КТ) изображений, и населения в среднем механических свойств аорты ткани измеряется ex vivo. Модели конечных элементов (FE) затем используются для прогнозирования судна стены подчеркивает14,,1516,17,18. Однако поскольку механические свойства определяются после иссечения ткани, неясно ли результирующие модели точно изобразить результате напряжений в естественных условиях конкретного пациента. Эти исследования обычно себя однородной судно свойств материала стены и не приходится весьма неоднородной структуры стенки аорты и тромб19,20,21,22 ,23,24,25.
Изображений на основе УЗИ эластичность клинически используется для диагностики и мониторинга различных болезней патологий26. Эта технология обеспечивает неинвазивных средство допросить физических взаимодействий мягких тканей. Сосудистая эластичность изображений США был использован как адъюнкт изображений модальности для клинической оценки США в проверке и мониторингу AAAs. Сочетание этих методов обеспечивает как геометрическая информация, диаметра и длины, а также механических данных, таких как относительная жесткость и жесткость вариации. Хотя многие методы визуализации эластичность требуют внешней нагрузки побудить деформации измеримые ткани, ткани движения измеряется здесь индуцируется изменения в аорты давление, вызванное бьющееся сердце. Были опубликованы многочисленные методы пространственно решить деформации поля при деформирующем судов, однако, проверка этих методов исследования были ограничены для людей больных, Животные модели или ex vivo ткани образцы27,28 ,,2930,,3132. На сегодняшний день, несколько методы позволяют для создания пользовательских геометрий с пространственно разнообразных свойств материала27,29.
Здесь мы представляем метод изготовления нас совместимы, подражая ткани призраки, которые могут быть адаптированы к различным соответствующим аорты геометрии и свойств материала для проверки методов эластография США. Хотя предыдущие группы смогли разработать сложные геометрии фантомы для имитации AAA геометрии с помощью 3D печати технология33,34, печати каучук известно высоким затуханием в США и не имеют средств, чтобы позже их свойства материала. Призраки сделаны из cryogel поливиниловый спирт (PVA-c), которая ранее было показано, чтобы быть идеальным для подражая сосудистых тканей свойства35. Эти фантомы могут использоваться в США, магнитный резонанс и elastographic изображений36,,3738. Аневризма аорты геометрии был разработан аналогично что имитационной модели, созданная Vorp и др. 14. судно имеет номинальный диаметр 22.5 мм и аневризмы выпуклость, что выпуклость 64 мм длиной, 47 мм в диаметре и эксцентричный (β = 0,6)14 на передней стороне фантом. Последний раздел имитирует подвздошных бифуркации с дистальной диаметром 15 мм. Призрак был выбран, чтобы иметь постоянной толщины из примерно 5 мм. Рагхаван et al. сообщили в небольшом исследовании, что толщина корабля AAA колеблется от 0,23-4.26, с медиану 1,48 мм39мм. Толщина номинальная судна на больших конце этого спектра была выбрана здесь для изготовления проблемы в надежде на то, что улучшение 3D печати методов улучшит минимальная толщина Фантом, которая сможет быть формованные. Фантом пресс-формы были разработаны в CAD и 3D печатаются с использованием коммерчески доступных принтеров и накаливания.
Формы являются инъекции заполнены раствором ПВА c и подвергается серии циклов замораживания/оттаивания (-20 ° C и + 20 ° C), перекрестные ссылки полимер ПВА c и полимеризации геля. Упругости ПВА c контролируется путем изменения концентрации ПВА c гель или количество циклов замораживания оттаивания. Аневризмы Секция Фантом требуется потери плесени для удаления из внутренней просвета сосуда. Это было достигнуто путем использования поливинилового спирта, 3D принтер накаливания (ПВА). Хотя химически похожие на ПВА c порошок, ПВА накаливания не полимеризоваться, когда замороженные и, таким образом, можно растворять в воде после ПВА c. Дополнительные примеры формы печатаются для создания высокопрочной тестирования образцов, в конфигурации «собака кости», с такой же концентрации ПВА c. Эти формы проходят же циклов замораживания/оттаивания и используются для испытания на растяжение самостоятельно измерить упругости Фантом секций. Справочный материал был изготовлен с мягче ПВА c, использовался для имитации тканей40,retroperitoneum41. Этот фон Фантом был изготовлен как однородные осесимметричный цилиндрические трубки с внутренним диаметром 4 см, 16,5 см диаметр и длина 16,5 см. Он был из 5% раствором ПВА и подвергается в общей сложности двух циклов замораживания оттаивания.
Окончательный AAA призраки были помещены в фон призрак и подключен через трубы и хомутов, к гемодинамическим водяной насос предназначен чтобы деформировать фантомов с физиологической циклических потоков и давления. Скорость насоса был установлен доставить около 6-7 кПа импульса давления со скоростью около 1 Гц. Ultra звук изображения последовательности деформирующий призраки были собраны, и давление нормализуется штамм был рассчитан для выявления различий в пространственно разнообразные механические свойства. Представитель результаты давления, представлены изображения нормализованное напряжение в регионе судна. Все региональные различия в нормализованной штамм жестче разнородные фантомов, относительно однородной phantom, демонстрируют различия в судно жесткость и нашей способности измерять его.

<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

Эластография УЗИ (США), или изображениями эластичность, является дополнением изображений техника, которая использует последовательные США изображения мягких тканей для измерения движения ткани и вывести или количественно определить базовый биомеханической характеристики. Для аневризм брюшной аорты (ААА) биомеханические свойства, такие как изменения в ткани упругости и оценки тканевый стресс может быть существенно важное значение для оценки необходимости хирургического вмешательства. Аневризм брюшной аорты США эластография может быть полезным инструментом для мониторинга AAA прогрессии и выявления изменений в биомеханических свойств характеристика риска пациентов.
Предварительные цели в разработке методики эластография AAA нас является проверка метода с использованием физически соответствующие модели с известными свойствами материала. Здесь мы представляем процесс для производства AAA ткани подражая фантомы физически соответствующих геометрии и пространственно модулированное свойств материала. Эти ткани фантомы призваны имитировать свойства США, модуль упругости материала и геометрии аневризмы брюшной аорты. Фантомы ткани сделаны с использованием cryogel поливиниловый спирт (PVA-c) и формируются с использованием 3D печатной частей, созданных с помощью программного обеспечения автоматизированного проектирования (САПР). Модуль упругости фантомов контролируется путем изменения концентрации ПВА c и изменив число циклов замораживания оттаивания, используемых для полимеризации cryogel. Фантомы AAA подключены к гемодинамики насос, предназначенных чтобы деформировать фантомов с физиологические циклические давление и потоков. Ультра звук изображения последовательности деформирующий фантомы для пространственной расчет деформации давление нормализуется и определения механических свойств стенок сосудов. Представитель результаты штамма давление нормализуется.

Представитель B-режим изображения судна, подражая фантомы отображаются на минимальные и максимальные давления измеряется катетера (Рисунок 4b и 4 c, соответственно). In%/kPa давление нормализуется штамм (εp/PP) показан для четырех различных промышленных фантомы (рис. 5). Рисунок 5 показывает измеренное давление нормализуется штамм в пределах однородных Фантом, изготовленных с 10% по массе ПВА c раствор. Отношение средней штамма, измеренных в течение задней четверти (изображение внизу) Фантом для среднего напряжения в передней четверти (изображение сверху) был 0,92. Рисунок 5 b показывает εp/PP для в котором аневризмы секции Фантом был изготовлен с 15% по массе ПВА c решения и остальная часть Фантом фантом было сделано с помощью 10% по массе ПВА c. Отношение кзади передний деформации для этого phantom оказалась 1,87. Рисунок 5 c показывает εp/PP для гетерогенных phantom с 20% по массе ПВА c, с задней к передней штамм соотношение 4.23. Рисунок 5 d показывает εp/PP для гетерогенных phantom с 25% по массе ПВА c, с задней к передней штамм соотношение 7.37.
Представленные здесь результаты показывают, что брюшной аорты призраки были созданы со сложной геометрией и пространственно различных свойств материала. Дизайн Фантом геометрий были, или более конкретно, Фантом пресс-формы были сделаны с помощью компьютерного программного обеспечения, которое облегчает Фантом геометрии изменения(рис. 1 и 1b). Формы могут быть легко 3D печати и собрал и сложные формы геометрии могут быть напечатаны с помощью ПВА накаливания и удалены, аналогичные выплавляемым методов литья. Фантомы окончательные судне может быть динамически сжатого и стабильны при больших нагрузках (Рисунок 4). Фантомы совместимы с ультразвуковой визуализации (Рисунок 4b и 4 c) и имеют свойства материала, подражая брюшной аорты жесткость. Вариации в соотношениях штамм в передней к задней регионов деформации изображения показывают, что регионы имеют различные свойства материала (рис. 5) и независимые механические испытания на образцах количественно точные значения их сдвига соответствующих модулей.

Watch this Scientific Journal Video about Manufacturing Abdominal Aorta Hydrogel Tissue-Mimicking Phantoms for Ultrasound Elastography Validation at JoVE.com

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

Здесь мы описываем метод для изготовления аневризмы, аортальный фантомы, подражая ткани, для использования в тестирования ультразвуковая эластография. Комбинированное использование компьютерного проектирования (CAD) и 3-мерные (3D) печати методы производят аорты фантомы с предсказуемым, сложных геометрий для проверки elastographic изображений алгоритмы с контролируемых экспериментов.

Производство, брюшной аорты гидрогеля ткани подражая фантомы для проверки ультразвуковая эластография

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

Этот метод может помочь оценить алгоритмы, присущие области визуализации эластичности сосудистого ультразвука, неинвазивно имитируя клинически значимые сосуды со сложными геометриями и пространственно изменяющимся свойством материала. Основным преимуществом этой техники является то, что она устанавливает методологию легкого производства тканей, имитирующих фантомы с настраиваемыми геометрическими параметрами, а также пространственно изменяющиеся механические свойства. Этот метод производства может продвинуть нашу способность диагностировать аневризмы брюшной аорты путем проверки метода измерения меняющихся механических свойств, присущих болезни.Демонстрацией процедуры будет Люк Цибульский, техник из моей лаборатории. Чтобы подготовить гидрогели, смешайте 22,2 грамма порошка PVA-c в 200 миллилитров водопроводной воды в стакане, и микроволновой печи раствор до кипения. Затем перемешать и варить раствор снова, пока все PVA растворяется.Затем приостанавливайте 0,4 грамма карбонатного порошка кальция в 10 миллилитров воды и тщательно смешивайте суспензию карбоната кальция в раствор PVA в качестве ультразвуковых рассеяний. Затем накройте раствор для охлаждения до комнатной температуры. Сделайте еще один раствор PVA-c с 17,6 граммами порошка PVA-c в 100 миллилитров водопроводной воды в другом стакане с кипением и перемешиванием, пока раствор не станет ясным.Затем добавьте 0,4 грамма карбонатного порошка кальция в пять миллилитров подвески ультразвукового рассеяния воды ко второму раствору PVA-c. Смешайте окончательный раствор PVA-c с 193,7 граммами порошка PVA-c и 3,5 литрами водопроводной воды в большой кастрюле и довейте раствор до кипения, снимая кастрюлю с огня, как только PVA полностью подвешен в растворе. Затем добавьте 7,4 грамма карбонатного порошка кальция в 10 миллилитров водяной подвески в кастрюлю и дайте раствору остыть до комнатной температуры.Чтобы собрать формы, приложите один конец примерно 100-миллиметровый кусок гибкой трубки к порту впрыска наружной формы люмена и приложите стоп-кран со шприцем соединения на другом конце. Используя деформируемый воск, выровнять регистрационные булавки внутренней формы люмена и придерживаться выпуклые части сосуда внутренней формы люмена прямой части сосуда внутренней плесени люмена. В хорошо проветриваемой области, нанесите спрей на гибкое резиновое покрытие аневризмальный конец внутренней плесени люмена, чтобы предотвратить гидрогель от растворения PVA плесени часть во время процесса литья.С большей стороны аневризмальной части внешней формы лицом вниз, заполнить выпуклость с 15 миллилитров 17,6 граммов PVA-C раствор и место собранных внутренних частей плесени в передней внешней части плесени с использованием резинки для проведения внутренней люмена часть на месте. Затем поместите сборку плесени в морозильную камеру минус 20 градусов по Цельсию в течение 12 часов. Между тем, применить щедрое количество деформируемого воска на заднюю поверхность печатного образца плесени и зажим образца плесени на плоский пластиковый лист сократить до минимального размера примерно 100 на 60 на 10 миллиметров.Затем заполните пространство между плесенью и пластиковым листом с 17,6 граммов PVA раствор и поместите плесень в минус 20 градусов по Цельсию морозильник. Не давая раствор в первой сборке плесени оттепели собрать и зажать вместе весь сосуд плесени подкладка швов наружной плесени люмена с деформируемым воском, чтобы гидрогель не протекает во время инъекции. Заполните 60 миллилитров шприц с 22,2 грамма ПВХ раствора и проведение бифуркации конце формы до ввести PVA-C раствор в сборке плесени.Разрешить вновь построенной формы установить в течение 30 минут с нежным нажав каждые 10 минут, чтобы любой пузырь воздуха подняться на вершину формы. Затем заморозить всю сборку плесени на 12 часов. Между тем, собрать и зажать другой образец плесени и плоский пластиковый лист вырезать, как попродемонстрировано, заполнить пространство между плесенью и пластиковым листом с 22,2 грамма PVA раствор, и заморозить плесень в течение 12 часов.В конце замораживания инкубации, оттепель обе формы в течение 12 часов при комнатной температуре, а затем еще четыре 24 часа замораживания и оттепели циклов. После пятого цикла замораживания-оттепели, удалить PVA-C тестирования образцов из их формы и обрезать любой избыток криогеля из образцов для хранения в герметичном контейнере на пять процентов по объему отбеливателя воды раствор при комнатной температуре. Затем удалите сосуд PVA-c из наружной люменной формы, тщательно отделяя прямую часть сосуда от аневризмальной части.Затем вырежьте регистрационные проемы из бифуркации конца аневризмальной части внутренней люменной формы, чтобы разоблачить печатную нить PVA и поместить печатную часть PVA в ванну для воды при комнатной температуре, чтобы растворить аневризмальную часть PVA. После растворения и удаления печатной части PVA изнутри сосуда фантом хранит фантом в герметичном контейнере на пять процентов по объему отбеливателя водяного раствора при комнатной температуре. Заполните фоновую форму примерно 3,3 литра 183,7 грамма PVA-C раствора и заполнить образец формы с 183,7 грамма PVA-C раствора и заморозить и оттаивать фон и образец формы в течение двух 24 часов циклов.После второй оттепели, удалить образец фона и фон фантом из их формы и хранить их в запечатанном контейнере свежих пять процентов по объему отбеливателя воды раствор при комнатной температуре. Для тестирования фантомов и образцов поместите сосуд и фоновые фантомы в большую водяную баню и используйте зажимы для зажимов для крепления большего конца сосуда к выходу гемодинамического водяного насоса. Поместите фантом сосуда в фоновом режиме фантом и использовать трубки зажимы для присоединения бифуркации концы фантома к входу в гемодинамический насос.Поместите катетер датчика твердого давления в систему конечного насоса сосуда рядом с войтом гемодинамического насоса и запустите гемодинамический насос таким образом, чтобы давление образований Вальде было между минимум нулевыми килопаскалями и максимум 7,5 килопаскальами. Затем используйте ультразвуковую систему и выпуклый предук с центральной частотой около пяти мегагерц для сбора ультразвуковых изображений фона и фантомов сосудов в поперечном сечении в месте максимального диаметра сосуда, записывающего данные о давлении с помощью цифровой системы приобретения. Здесь показаны изображения В-режима сосуда, имитирующие фантомы для минимального и максимального давления, измеряемого катетером.В этом изготовленном фантоме соотношение среднего давления нормализованного напряжения, измеренного в задней четверти фантома, к среднему напряжению в передней четверти составило 0,92. В этом изготовленном фантоме, аневризмальный раздел фантома был сделан с 15 процентами раствором массы PVA-c и остаток фантома был сделан используя 10 процентов массой PVA-c и отношение заднего и к передней деформации было определено для того чтобы быть 1.87. Здесь неоднородный фантом был сгенерирован с 20 процентами массы PVA-c с задним и передним соотношением напряжения 4,23, и это 25 процентов массой PVA-c неоднородный фантом продемонстрировал задний к передней деформации 7,37.Как было продемонстрировано, конечные фантомы судна могут быть динамически под давлением и стабильны при больших нагрузках. При попытке этого производственного процесса, важно сохранить регистрацию всех разделов плесени. Если части формы должным образом не установлены тонкие участки стенки судна может привести.Использование криогеля поливинил-алкоголя позволяет широкому спектру значений жесткости имитировать изменяющиеся материальные свойства кровеносных сосудов. Следуя методике, показанной в этой процедуре, другие фантомные геометрии могут быть созданы и протестированы с помощью аналогичных форм CAD или конкретных форм пациента от контраста расширенных изображений КТ сосудов. Криогель фантомы, разработанные здесь были специально разработаны для ультразвуковой визуализации, однако, они также совместимы с магнитной резиденции и компьютерных систем томогрофии изображений и могут быть использованы для проверки широкого спектра методов визуализации.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Magnetic Resonance Elastography Methodology for the Evaluation of Tissue Engineered Construct Growth

Магнитно резонансная Эластография методологии по оценке тканей Разработан Construct роста

Traditional mechanical testing often results in the destruction of the sample, and in the case of long term tissue engineered construct studies, the use ...

Cultivation of Human Neural Progenitor Cells in a 3-dimensional Self-assembling Peptide Hydrogel

Культивирование прав нервные клетки-предшественники в 3-мерном самоорганизации пептидов Гидрогель

The  influence of 3-dimensional (3D) scaffolds on growth, proliferation and finally  neuronal differentiation is of great interest in order to find new ...

Manufacturing Devices and Instruments for Easier Rat Liver Transplantation

Производство приборов и инструментов для более легкого Трансплантация печени крыс

Orthotopic rat liver transplantation is a popular model, which has been shown in a recent JoVE paper with the use of the "quick-linker" device. This ...

Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement

Строительство Доклинические Phantom Комплексное использование ткани имитирующие материалы по обеспечению качества измерений размер опухоли

World Health Organization (WHO) and the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) working groups advocated standardized criteria for ...

Bioprinting Cellularized Constructs Using a Tissue-specific Hydrogel Bioink

Bioprinting Cellularized Создаёт Использование Тканеспецифическая гидрогелевых Bioink

Bioprinting has emerged as a versatile biofabrication approach for creating tissue engineered organ constructs. These constructs have potential use as ...

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

Optimized Setup and Protocol for Magnetic Domain Imaging with In Situ Hysteresis Measurement

Оптимизированные настройки и протокол для визуализации магнитных доменов с в местах измерений Гистерезис

This paper elaborates the sample preparation protocols required to obtain optimal domain patterns using the Bitter method, focusing on the extra steps ...

An Additive Manufacturing Technique for the Facile and Rapid Fabrication of Hydrogel-based Micromachines with Magnetically Responsive Components

Производство техники для снисходительный и быстрого изготовления на основе гидрогеля микромашин с магнитным реагировать компоненты добавки

Polyethylene glycol (PEG)-based hydrogels are biocompatible hydrogels that have been approved for use in humans by the FDA. Typical PEG-based hydrogels ...

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

Изготовление и характеристика фантомы оптических ткани, содержащие макроструктуры

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

На основе агарозы ткани, подражая оптических фантомы для диффузного отражения спектроскопии

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

Fabricating a Kidney Cortex Extracellular Matrix-Derived Hydrogel

Изготовления внеклеточная матрица производные гидрогеля почек коры

Extracellular matrix (ECM) provides important biophysical and biochemical cues to maintain tissue homeostasis. Current synthetic hydrogels offer robust ...