Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2024 / с. 39-42

Разработка фантома почки для ультразвуковой диагностики

Д.В. Леонов


Аннотация 

Ультразвуковая визуализация регулярно используется для диагностики и наблюдения течения заболеваний почек. Она позволяет оценить наличие аномальных образований, таких как камни, кисты и опухоли, а также выполнить ряд манипуляций под ультразвуковым контролем. Однако эффективность исследования в значительной мере зависит от квалификации врача ультразвуковой диагностики. Квалификацию повышает обучение с использованием фантомов. В настоящей статье рассматривается способ создания фантома почки, который может являться самостоятельным инструментом для обучения или стать частью более сложного фантома, например модели торса. Фантом сделан из долговечного материала, не подверженного высыханию и возникновению бактерий. Он состоит из моделей лоханки с пирамидами и коркового вещества, содержит почечные камни и очаговые образования. Акустические характеристики тканей фантома находятся в диапазоне значений, характерных для тканей человека, а именно, скорость звука и коэффициент затухания в модели коркового слоя равны 1 530 м/с и 0,35 дБ/см/МГц. Фантом позволяет развивать навыки оценки размеров, формы и структуры почки, навыки диагностики камней и очаговых образований и будет полезен на курсах повышения квалификации врачей ультразвуковой диагностики.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Денис Владимирович Леонов, канд. техн. наук, докторант, ст. научный сотрудник, ГБУЗ «Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий ДЗМ», ст. преподаватель, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», г. Москва, 

Список литературы

1. Ham Y.R., Lee E.J., Kim H.R., Jeon J.W., Na K.R., Lee K.W., Choi D.E. Ultrasound Renal Score to Predict the Renal Disease Prognosis in Patients with Diabetic Kidney Disease: An Investigative Study // Diagnostics. 2023. Vol. 13. № 3. P. 515. 
2. Benjamin A., Chen M., Li Q., Chen L., Dong Y., Carrascal C.A., Xie H., Samir A.E., Anthony B.W. Renal volume estimation using freehand ultrasound scans: An ex vivo demonstration // Ultrasound in Medicine & Biology. 2020. Vol. 46. № 7. PP. 1769-1782. 
3. Isgrт G., Rogers A., Veeratterapillay R., Rix D., Page T., Maestroni U., Bertolotti L., Pagnini F., Martini C., Filippo M., Ziglioli F. Role of Renal Biopsy in the Management of Renal Cancer: Concordance between Ultrasound/CT-Guided Biopsy Results and Definitive Pathology, Adverse Events, and Complication Rate // Journal of Clinical Medicine. 2023. Vol. 13. № 1. P. 31. 
4. Galosi A.B., Macchini M., Candelari R., De Stefano V., Stramucci S., Cammarata V., Ayobi O.A., Cocconofri A., Giulioni C. The use of renal biopsy in the kidney tumor management: A retrospective analysis of consecutive cases in a referral center // Arch. Ital. Urol. Androl. 2023. Vol. 95. № 2. P. 11115. 
5. Septian R., Adi K. Validation of affordable and applicable kidney phantom model (AARM) for ultrasound-guided percutaneous nephrostomy simulation // Indones. J. Urol. 2020. Vol. 27. № 1. PP. 26-33. 
6. Phillips H., Franklin C., Brearley J., Holmes M., Genain M.A. Natural ballistic gelatine ultrasound phantoms are suitable to be used for student education and can be produced cheaply and effectively // Veterinary Radiology & Ultrasound. 2023. Vol. 64. № 4. PP. 733-739. 
7. Alexander L.F., McComb B.L., Bowman A.W., Bonnett S.L., Ghazanfari S.M., Caserta M.P. Ultrasound simulation training for radiology residents – Curriculum design and implementation // Journal of Ultrasound in Medicine. 2023. Vol. 42. № 4. PP. 777-790. 
8. Zhao X., Ersoy E., Ng D.L. Comparison of low-cost phantoms for ultrasound-guided fine-needle aspiration biopsy training // Journal of the American Society of Cytopathology. 2023. Vol. 12. № 4. PP. 275-283. 
9. Ock J., Kim T., On S., Lee S., Kyung Y.S., Kim N. Utilizing patient-specific 3D printed kidney surgical guide with realistic phantom for partial nephrectomy // Scientific Reports. 2023. Vol. 13. № 1. P. 15531. 
10. Young J., Shahedi M., Dormer J.D., Johnson B., Gahan J., Fei B. A low-cost PVC-based dual-modality kidney phantom / In: Medical Imaging 2022: Image-Guided Procedures, Robotic Interventions, and Modeling. Vol. 12034. PP. 639-647. 
11. Hungr N., Long J.A., Beix V., Troccaz J. A realistic deformable prostate phantom for multimodal imaging and needle-insertion procedures // Medical Physics. 2012. Vol. 39. № 4. PP. 2031-2041. 
12. He Y., Qin S., Dyer B.A., Zhang H., Zhao L., Chen T., Zheng F., Sun Y., Shi L., Rong Y., Qiu J. Characterizing mechanical and medical imaging properties of polyvinyl chloride-based tissue-mimicking materials // Journal of Applied Clinical Medical Physics. 2019. Vol. 20. № 7. PP. 176-183. 
13. Hernandez-Torres S.I., Bedolla C., Berard D., Snider E.J. An extended focused assessment with sonography in trauma ultrasound tissue-mimicking phantom for developing automated diagnostic technologies // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2023. Vol. 11. P. 1244616. 
14. Leonov D., Venidiktova D., Costa-Junior J.F.S., Nasibullina A., Tarasova O., Pъshinceva K., Vetsheva N., Bulgakova J., Kulberg N., Borsukov A., Saikia M.J. Development of an anatomical breast phantom from polyvinyl chloride plastisol with lesions of various shape, elasticity and echogenicity for teaching ultrasound examination // Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2024. Vol. 19. PP. 1-11. 
15. Leonov D., Kodenko M., Leichenco D., Nasibullina A., Kulberg N. Design and validation of a phantom for transcranial ultrasonography // Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2022. Vol. 17. PP. 1579-1588. 
16. Vargas J., Le P., Shahedi M., Gahan J., Johnson B., Dormer J.D., Shahub S., Pfefferle M., Judson B.O., Ashara Y., Li Q., Fei B. A complex dual-modality kidney phantom for renal biopsy studies / Proc. SPIE. 2020. P. 113190J. 
17. Insana M.F., Hall T.J., Fishback J.L. Identifying acoustic scattering sources in normal renal parenchyma from the anisotropy in acoustic properties // Ultrasound in Medicine & Biology. 1991. Vol. 17. № 6. PP. 613-626. 
18. Fohely F., Oglat A.A., Sabarna K., Shweiki Z., Hamoudeh B., Shalaan R. Fabrication of low-cost realistic three-dimensional static kidney phantom for ultrasound-guided biopsy applications // Journal of Medical Ultrasound. 2022. Vol. 30. № 1. P. 36. 
19. Armstrong S.A., Jafary R., Forsythe J.S., Gregory S.D. Tissue-mimicking materials for ultrasound-guided needle intervention phantoms: A comprehensive review // Ultrasound in Medicine & Biology. 2023. Vol. 49. № 1. PP. 18-30. 
20. Taguchi K., Hamamoto S., Okada A., Tanaka Y., Sugino T., Unno R., Kato T., Ando R., Tan Y.K., Yasui T. Robot-assisted fluoroscopy versus ultrasound-guided renal access for nephrolithotomy: A phantom model benchtop study // Journal of Endourology. 2019. Vol. 33. № 12. PP. 987-994. 
21. Jagoda P., Stroeder J., Buecker A., Gawlitza J., Frenzel F., Raczeck P. Effectiveness of a brief teaching scenario in a phantom-based learning model for students to achieve ultrasound-guided vascular access – A prospective study // Indian Journal of Surgery. 2023. Vol. 85. PP. 234-240. 
22. Leonov D.V., Kulberg N.S., Morozov S.P., Vladzimirsky A.V., Gromov A.I. Diagnostic mode detecting solid mineral inclusions in medical ultrasound imaging // Acoustical Physics. 2018. Vol. 64. № 5. PP. 624-636. 
23. Leonov D.V., Kulberg N.S., Gromov A.I., Morozov S.P., Kim S.Y. Causes of ultrasound Doppler twinkling artifact // Acoustical Physics. 2018. Vol. 64. № 1. PP. 105-114.