09.06.202032

3D-модель ускорит обнаружение аневризм

Частота появления аневризмы, возникающей по разным причинам на любых сосудах кровеносной системы, ежегодно увеличивается. Исследователи Центра диагностики и телемедицины Департамента здравоохранения Москвы разрабатывают первые в мире фантомы-тренажеры для обучения врачей поиску аневризм на УЗИ.

Аневризма, напоминающая грыжу, является местным выпячиванием кровеносного сосуда или полости сердца вследствие изменений или повреждений их стенок. Заболевание опасно возможным разрывом кровеносных сосудов, которые приводят к внутренним кровотечениям.

В отличие от многих других заболеваний, аневризма долгое время развивается бессимптомно — не оказывает влияние на самочувствие пациента.

 схематичное изображение аневризмы«грыжа» автомобильного колеса.

Слева – схематичное изображение аневризмы. Справа – «грыжа» автомобильного колеса.
В месте вздутия оболочка утончается и может разорваться в любой момент

Обнаружить патологию можно с помощью современных средств медицинской визуализации: КТ, МРТ, УЗИ. Для этого врач должен обладать знаниями об основных признаках проявления этого заболевания, а также проходить тренировку на симуляторах — что повысит вероятность выявления аневризмы на ранних стадиях.

Руководитель отдела разработки средств медицинской визуализации Центра диагностики и телемедицины ДЗМ Николай Кульберг рассказал: «При проведении научных исследований в радиологии используются фантомы — искусственные модели, схожие с тканями и органами человека. Для их создания часто применяют технологии 3D-печати. В нашем Центре используют принтеры Picaso Designer Pro 250 и Designer XPro, с помощью которых разрабатываются ультразвуковые фантомы для выявления аневризм крупных кровеносных сосудов».

3D-модель ускорит обнаружение аневризм

 

Литьевая форма аневризмы, подготовленная к заливке силикона

«Разработка фантома именно для УЗИ с помощью 3D-печати представляет значительную трудность, потому что его нельзя просто напечатать: ультразвук полностью затухает в слоях пластика. Требуется мягкий материал. И мы придумали решение, при котором печатаются только литьевые формы: наружная часть литьевой формы аневризмы — из PLA-пластика, внутренняя — из PVA-пластика, который растворяется в воде. Промежуток заполняют жидким силиконом, после его застывания внутреннюю деталь вымывают водой. Полученную деталь помещают в корпус, также напечатанный на 3D-принтере. Изделие заполняют водой или тканеимитирующим материалом, а контур аневризмы подключают к водяному насосу. После всех вышеизложенных действий объект исследуют с помощью УЗИ. Еще одно возможное решение — полностью заливать водорастворимый пластик силиконом, в этом случае отливается фантом органа целиком» — отметил соавтор разработки, научный сотрудник отдела разработки средств медицинской визуализации Денис Леонов.

 

Этапы подготовки силиконовой модели

Этапы подготовки силиконовой модели

В случае если аневризмы расположены в труднодоступных для УЗИ местах (например, в головном мозге), используются другие технологии для создания специальных аббераторов (методик работы при усложняющих условиях).

 корпус для размещения модели аневризмы.процедура измерений с использованием фантома аневризмы

Слева – корпус для размещения модели аневризмы.
Справа – процедура измерений с использованием фантома аневризмы

3D-модели помогают отлаживать эти технологии, получая более высокое качество изображений, в том числе с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). Данный способ визуализации, который получил название МР-ангиография, позволяет не только строить изображения неподвижных тканей, но и с большой точностью измеряет скорость движущихся объектов, прежде всего крови в кровеносных сосудах, то есть точно имитировать процессы, происходящие в человеческом организме.

В Центре диагностики и телемедицины эксперты разработали динамический фантом, имитирующий движение жидкости в организме.

«Данная модель представляет собой два полых диска, заполненных гелем, на которых натянуты силиконовые трубки с МР-контрастным веществом. Конструкция приводится в движение электродвигателем. Благодаря использованию 3D-принтера были изготовлены точные части фантома, имеющие сложную форму: диски, шкивы, оси. Получившиеся в результате опытные образцы отвечают всем требованиям для изделий такого вида, и, соответственно, данную технологию можно применять в мелкосерийном производстве» — рассказал разработчик динамического фантома, научный сотрудник Сектора стандартизации и контроля качества Дмитрий Семенов.

Также в Центре диагностики и телемедицины ведутся разработки, основанные на использовании фотолитографии.

Аневризмы различной формы в режиме цветового доплеровского картирования кровотока

 

Аневризмы различной формы в режиме цветового доплеровского картирования кровотока

Использование технологии 3D-печати позволяет не только улучшить доступность услуг в лучевой диагностике, повысить и ускорить качество исследований, но и получить надлежащую визуализацию для проведения высокотехнологичной диагностики и лечения.