УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФАНТОМ

Предложенное устройство относится к разделу медицинской техники, точнее к ультразвуковой, и предназначено для оценки точности топометрии внутренних органов и патологических образований при ультразвуковом обследовании.
Известен ультразвуковой фантом Pro-US Uniform, содержащий корпус изготовленный из ПВХ, внутри которого находятся тестовые вставки, образующие гомогенный блок тканеимитирующего материала на основе синтетического полимера (PVA) (gsafe.ru/catalog/phantoms/. [1]). Аналог [1] предназначен для контроля исправности медицинских ультразвуковых датчиков и не может быть использован оценки точности топометрии внутренних органов и патологических образований при ультразвуковом обследовании.
Известен также ультразвуковой фантом сердца УФС Ref.067 Ultrasound Heart Phantom (doza.ru/catalog/ultrasound [2]). Фантом покрыт гибкой ПВХ мембраной и помещен в прозрачную безэховую среду. Аналог [2] предназначен для качественной оценки геометрии сердца и не может быть использован для оценки точности измерения его структуры.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является ультразвуковой фантом, содержащий тест-объекты, закрепленные в корпусе, изготовленном из органического стекла (DIAGNOSTIC IMAGING AND RADIATION TERAPI CATALOG NUCLEAR ASSOCIATES, USA - 1999, p. 247 [3]). Этот фантом предназначен для оценки разрешающей способности ультразвукового изображения и оценки его частотно-контрастной характеристики. Аналог [3] был выбран нами в качестве прототипа.
Недостаток прототипа выражается в том, что его конструкция не позволяет моделировать объект исследования, например патологические очаги в молочной железе.
Целью настоящей работы является создание ультразвукового фантома, конструкция которого позволяет моделировать объект исследования.
Технический результат полезной модели выражается в расширении арсенала фантомов, предназначенных для ультразвуковой диагностики. Он достигается тем, что в ультразвуковом фантоме, содержащем тест-объекты, размещенные в корпусе, изготовленном из органического стекла, корпус имеет коробчатую форму, в основании которого, внутри корпуса, выполнены посадочные отверстия, в которых могут быть установлены подставки, изготовленные из органического стекла, на вершинах которых закреплены тест-объекты, при этом корпус заполнен водой и закрыт крышкой, изготовленной из органического стекла, основание которой имеет форму усеченной пирамиды.
Далее описание сопровождается рисунками и пояснениями к ним.
На фиг. 1 показан предложенный ультразвуковой фантом, подготовленный для оценки возможностей ультразвуковой маммографии (вид сбоку в разрезе), а на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1. На фиг. 3 представлен ультразвуковой фантом с тест-объектом, моделирующим строение сердца (вид сбоку в разрезе).
Ультразвуковой фантом имеет корпус 1 коробчатой формы, изготовленный из органического стекла. Органическое стекло обладает светопрозрачностью, что позволяет врачу видеть внутреннее строение фантома. Внутри корпуса 1, в его основании 2, выполнены посадочные отверстия 3, в которых могут быть установлены подставки 4, изготовленные из органического стекла. Плотность органического стекла близка к плотности воды, которой до 80% заполнены биологические ткани, поэтому органическое стекло часто используется в медицине для создания разнообразных ультразвуковых и рентгеновских фантомов. На вершинах подставок 4 закреплены, например, с помощью клея, тест-объекты 5, которые могут иметь различные формы и размеры, зависящие от предназначения фантома. Отверстия 3 образуют в системе координат ОХУ фантома прямоугольную матрицу, что позволяет выбрать для соответствующего тест-объекта 5 должное положение. Подставки 4 имеют различную высоту, от 1 см до 10 см, что позволяет фиксировать тест-объекты 5 по высоте в заданной точке внутри корпуса 1 фантома. После установки подставок 4 с тест-объектами 5, корпус заполняется водой 6 и закрывается крышкой 7 выполненной из органического стекла. Основание 8 крышки 7 имеет форму усеченной пирамиды. Такая конструкция основания 8 крышки 7 не допускает возможности образования воздушного пузыря под основанием 8 крышки 7 (в зоне прохождения ультразвуковой волны). Избыточный воздух собирается в карманах 9 по бокам основания 8 крышки 7.
На фиг. 1 показан ультразвуковой фантом, подготовленный для оценки возможностей ультразвуковой маммографии, а именно для оценки возможности ультразвуковой диагностики выявлять кальцинаты в молочной железе.
Кальцинаты - накопления солей кальция, которые образуются на месте отмерших или подвергшихся безвозвратному изменению тканей. Обнаружение обызвествлений в груди говорит о патологических процессах, которые там происходят. Кальцинаты в молочной железе, обнаруженные при маммографии, должны стать поводом к дальнейшему исследованию. Выявление причин некротических процессов и их устранение поможет предотвратить дальнейшее отложение солей в груди, а также распознать ряд заболеваний.
Кальцинаты часто сопровождают раковые процессы, поэтому тщательное обследование и регулярный контроль динамики образования солевых отложений поможет вовремя распознать злокачественную опухоль.
Причиной формирования кальцинатов являются и иволютивные изменения в железистой ткани. Эти процессы связаны с возрастом, увяданием тканей и являются естественными. Характерный вид у кальцинатов в этом случае - четко очерченные образования диаметром 0,5-1,0 мм. Они возникают одиночно, рассеяны в пределах одной доли или нескольких.
Форма и размеры кальцинатов зависят от заболевания, на фоне которого они возникли, и локализации. Микрокальцинаты (диаметром 0,5-1,0 мм) чаще встречаются при злокачественных неоплазиях, макрообразования (1 см и более) - при доброкачественных процессах.
Основной целью маммографии является получение предварительных выводов о происхождении кальцинатов. На ультразвуковом изображении отложения обычно имеют четкие контуры и форму, характерную для дольковых образований. Подозрительными в плане злокачественного процесса считаются множественные микрокальцинаты.
В ультразвуковом фантоме, представленном на фиг. 1, тест-объекты 5 выполненные из карбоната кальция в форме шара. Такая форма тестовых элементов выбрана не случайно. Во первых, многие кальцинаты имеют округлую форму. Во вторых, это продиктовано геометрическими соображениями. Дело в том, что на ультразвуковом снимке изображение шара можно измерить с меньшими погрешностями. Тест-объекты 5 имеют различные размеры от 1 мм до 10 мм. В этом диапазоне наиболее часто встречаются кальцинаты в молочной железе.
Разрешающая способность того или иного ультразвукового диагностического аппарата определяется путем сравнения размеров изображения тест-объектов на дисплее аппарата с их тестовым значением.
Предложенное устройство обладает свойствами конструктора. Путем подбора соответствующего тест-объекта можно создавать ультразвуковые фантомы, моделирующие различные органы и патологические образования.
На фиг. 3 показан ультразвуковой фантом для кардиологии. Здесь текст-объект 5 выполнен из тефлона; он обеспечивает точное воспроизведение внешней и внутренней анатомии сердца. Тест-объект 5 закреплен на подставке 4 в центре корпуса 1 фантома. Он предназначен для: тренировки выполнения ультразвукового сканирования; проверки 3D реконструкции изображения; демонстрации сканирующего оборудования.