Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №2, 2024 / с. 9-11

Разработка фантома печени для тренировки навыков диагностики метастазов и введения электродов для внутритканевой абляции под ультразвуковым контролем

Д.В. Леонов


Аннотация 

Рак печени занимает шестое место по распространенности и четвертое место по смертности среди всех типов рака. Эффективной методикой его лечения является внутритканевая термоабляция, выполняемая под контролем ультразвука. При этом в область метастазов вводятся электроды, разрушающие больные ткани. Для обучения выполнения этой процедуры был разработан анатомически достоверный фантом печени, содержащий множественные метастатические образования, некоторые из которых были расположены вблизи сосудов. Для придания фантому анатомически достоверной формы при его создании за основу было взято компьютерное томографическое исследование. Он создан из долговечного износостойкого материала и позволяет многократно вводить электроды. Скорость звука, коэффициент затухания и жесткость тканей в фантоме равны 1 564 м/с, 0,32 дБ/см и 3 единицы по шкале Шора соответственно, что близко к значениям соответствующих параметров печени человека. Разработанный фантом может быть интересен учебным организациям, занимающимся подготовкой врачей ультразвуковой диагностики с уклоном в онкологию.


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, НИУ «МЭИ», г. Москва, 

Список литературы

1. Sun Q., Wang A., Chang H. Contrast-enhanced ultrasound guidance improves the therapeutic efficacy of radiofrequency ablation in liver cancer patients // Am. J. Transl. Res. 2023. Vol. 15. № 6. PP. 3856-3863. 
2. Chhikara B.S., Parang K. Global Cancer Statistics 2022: The trends projection analysis // Chemical Biology Letters. 2023. Vol. 10. № 1. PP. 451-451. 
3. Rumgay H., Arnold M., Ferlay J., Lesi O., Cabasag C.J., Vignat J., Laversanne M., McGlynn K.A., Soerjomataram I. Global burden of primary liver cancer in 2020 and predictions to 2040 // J. Hepatol. 2022. Vol. 77. № 6. PP. 1598-1606. 
4. Deng Q., He M., Fu C., Feng K., Ma K., Zhang L. Radiofrequency ablation in the treatment of hepatocellular carcinoma // International Journal of Hyperthermia. 2022. Vol. 39. № 1. PP. 1052-1063. 
5. Lv S., Long Y., Su Z., Zheng R., Li K., Zhou H., Qiu C., Yin T., Xu E. Investigating the accuracy of ultrasound-ultrasound fusion imaging for evaluating the ablation effect via special phantom-simulated liver tumors // Ultrasound in Medicine & Biology. 2019. Vol. 45. № 11. PP. 3067-3074. 
6. Nieuwenhuizen S., Dijkstra M., Puijk R.S., Geboers B., Ruarus A.H., Schouten E.A., Nielsen K., de Vries J.J.J., Bruynzeel A.M.E., Scheffer H.J., van den Tol M.P., Haasbeek C.J.A., Meijerink M.R. Microwave ablation, radiofrequency ablation, irreversible electroporation, and stereotactic ablative body radiotherapy for intermediate size (3-5 cm) unresectable colorectal liver metastases: A systematic review and meta-analysis // Current Oncology Reports. 2022. Vol. 24. PP. 793-808. 
7. Pacioni A., Carbone M., Freschi C., Viglialoro R., Ferrari V., Ferrari M. Patient-specific ultrasound liver phantom: Materials and fabrication method // Int. J. CARS. 2015. Vol. 10. PP. 1065-1075. 
8. Vasilev Y.A., Omelyanskaya O.V., Nasibullina A.A., Leonov D.V., Bulgakova J.V., Akhmedzyanova D.A., Shumskaya Y.F., Reshetnikov R.V. Anthropomorphic breast phantoms for radiology imaging: Literature review // Digital Diagnostics. 2023. Vol. 4. № 4. PP. 1-28. 
9. 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. 
10. Leonov D., Venidiktova D., Costa-Junior J.F.S., Nasibullina A., Tarasova O., Pashinceva 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. CARS. 2023. Vol. 19. PP. 1-11. 
11. Leonov D., Kodenko M., Leichenco D., Nasibullina A., Kulberg N. Design and validation of a phantom for transcranial ultrasonography // Int. J. CARS. 2022. Vol. 17. PP. 1579-1588. 
12. Lucius C., Nielsen M.B., Blaivas M., Burmester E., Westerway S.C., Chu C.Y., Condous G., Cui X.W., Dong Y., Harrson G., Koch J., Kraus B., Nolsoe C.P., Nayahangan L.J., Pedersen M.R.V., Saftoiu A., Eric S., Dietrich C.F. The use of simulation in medical ultrasound: Current perspectives on applications and practical implementation (WFUMB state-of-the-art paper) // Endoscopic Ultrasound. 2023. Vol. 12. № 3. PP. 311-318. 
13. Giannotti E., Jethwa K., Closs S., Sun R., Bhatti H., James J., Clarke C. Promoting simulation-based training in radiology: A homemade phantom for the practice of ultrasound-guided procedures // The British Journal of Radiology. 2022. Vol. 95. № 1137. Art.: 20220354. 
14. Makhamrah O., Ahmad M.S., Hjouj M. Evaluation of liver phantom for testing of the detectability multimodal for hepatocellular carcinoma / Proceedings of the 2nd Int. Conf. Digital Medicine and Image Processing. 2019. PP. 17-21. 
15. Ahmad M.S., Suardi N., Shukri A., Mohammad H., Oglat A.A., Alarab A., Makhamrah O. Chemical Characteristics, Motivation and Strategies in choice of Materials used as Liver Phantom: A Literature Review // J. Med. Ultrasound. 2020. Vol. 28. № 1. PP. 7-16. 
16. De Cossio A.S.G., Dattoli-Garcia C., Toledo-Aleman E., Solis- Jimenez F., Villalobos-Pedroza M., Viana-Rojas J.A., Arenas- Diaza J.O., Manzur-Sandoval D. Ultrasound-guided radial artery cannulation: A report of a simple and low-cost model for training // Educacion Medica. 2023. Vol. 24. № 1. Art.: 100788. 
17. 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. 
18. 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. 
19. Lorente S., Hautefeuille M., Sanchez-Cedillo A. The liver, a functionalized vascular structure // Sci. Rep. 2020. Vol. 10. № 1. Art.: 16194. 
20. Ormachea J., Parker K.J. A preliminary study of liver fat quantification using reported ultrasound speed of sound and attenuation parameters // Ultrasound in Medicine & Biology. 2022. Vol. 48. № 4. PP. 675-684. 
21. Parker K.J. Ultrasonic attenuation and absorption in liver tissue // Ultrasound Med. Biol. 1983. Vol. 9. № 4. PP. 363-369. 
22. Morr A.S., Herthum H., Schrank F., Gorner S., Anders M.S., Lerchbaumer M., Muller H.P., Ficher T., Jenderka K.V., Hansen H.H.G., Janmey P.A., Braun J., Sack I., Tzschatzsch H. Liquid-liver phantom: Mimicking the viscoelastic dispersion of human liver for ultrasound-and MRI-based elastography // Investigative Radiology. 2022. Vol. 57. № 8. PP. 502-509. 
23. Tan X., Li D., Jeong M., Yu T., Ma Z., Afat S., Grund K.-E., Qiu T. Soft liver phantom with a hollow biliary system // Annals of Biomedical Engineering. 2021. Vol. 49. № 9. PP. 2139-2149. 
24. Leonov D.V., Kulberg N.S., Fin V.A., Podmoskovnaya V.A., Ivanova L.S., Shipaeva A.S., Vladzimirskiy A.V., Morozov S.P. Clutter Filtering for Diagnostic Ultrasound Color Flow Imaging // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. № 3. PP. 217-221. 
25. Leonov D.V., Kulberg N.S., Fin V.A., Podmoskovnaya V.A., Ivanova L.S., Shipaeva A.S., Vladzimirskiy A.V., Morozov S.P. Comparison of Filtering Techniques in Ultrasound Color Flow Imaging // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. № 2. PP. 97-101.