Конференции / РОСОМЕД-2022 - XI съезд общества РОСОМЕД и Международная конференция "Симуляционное обучение в медицине: опыт, развитие, инновации" / Обучающие фантомы для ультразвуковой диагностики

Актуальность

Умение диагностировать патологию на высоком уровне для врача – один из важнейших навыков и ключевых моментов в медицине. Фантомы различных типов широко используются при калибровке медицинских приборов, тестировании новых алгоритмов визуализации, при обучении студентов работе с медицинским оборудованием, при повышении квалификации врачей, также при планировании операций и в исследовательских целях. Точность диагноза зависит от квалификации и опыта работы врачей, именно поэтому следует уделить внимание подготовке высококвалифицированных специалистов не только в ходе обучения на клинических базах с участием пациентов, но и на специализированных фантомах.
Фантомы, существующие на мировом рынке, отличаются высокой стоимостью, сложностью изготовления и использования, а также рядом логистических проблем. Предлагаемые же фантомы отечественной разработки доступны и недороги, при этом обладают высокой информативностью, присущей дорогостоящим аналогам.

Цель

Цель настоящей работы состоит в развитии и апробировании недорогой, доступной, воспроизводимой технологии создания обучающих фантомов для отработки навыков ультразвуковой диагностики в серошкальном и эластографическом режимах, для взятия биопсийной пробы под ультразвуковым контролем, а также для решения исследовательских задач.

Материалы и методы

Методы изготовления фантомов основаны на 3D печати. Каждый из вариантов готовился с использованием широкодоступного LCD 3D принтера сгенерированных компьютерной программой виртуальных моделей мягких тканей или же при помощи технологии FDM и PLA пластика для печати антропоморфной формы. В одном случае мягкие ткани имитируются пористой структурой, образуемой волокнами из фотополимерной смолы, в других же используется поливинилхлоридный пластизоль, причем для имитации мягких тканей и образований добавлялись примеси графита и металлизированных блесток, а различная эластичность придавалась за счёт использования пластизолей жесткостью от 3 до 17 единиц по шкале Шора.
Используемые материалы и методы являются легкодоступными и воспроизводимыми.

Результаты

Мы разработали ряд фантомов для обучения навыкам ультразвуковой диагностики и манипуляций под ультразвуковым контролем. Расскажем о некоторых из них подробнее.
Так, фантом молочной железы был изготовлен в нескольких версиях, а именно: в базовой, дифференциальной и эластографической. Базовая версия содержит включения различных форм, причём таких, которые знакомы даже не специалисту в области ультразвуковой диагностики. В дифференциальную версию помещены включения, близкие по форме, эхогенности и эластичности, к распространённым образованиям молочных желёз: липома, фиброаденома, злокачественная опухоль, кистозное образование. Эластографическая версия содержит ан- и изоэхогенные сферические включения диаметром 5 и 10 мм, которые обладают различной жесткостью, поэтому их можно дифференцировать при эластографии.
Фантом для проведения транскраниальных ультразвуковых исследований также изготовлен в нескольких вариантах. Один из них содержит метки для ориентации при тренировке проведению транскраниального обследования. После получения и анализа сонограммы, полученным при прикладывании фазированного датчика, можно видеть, что расположение меток на сонограммах соответствует расположению булавок, но размер меток больше диаметра булавок, что связано с ухудшением качества визуализации при прохождении ультразвуковой волны через модель височной кости. При исследовании модели мозга с сосудами можно видеть гиперэхогенные включения, стенки и гипоэхогенный просвет сосудов. Также хорошо просматриваются границы и характерные очертания модели мозга.
Фантом мышечной ткани на основе губчатой структуры имеет форму прямоугольного параллелепипеда, может содержать кистозные образования с отверстиями для ввода иглы, а также сосуды с аневризмами и другими патологиями.
Исследования, проводимые с использованием линейного, конвексного и секторного датчиков, показали пригодность разработанной технологии для создания ультразвуковых обучающих фантомов.

Выводы

Каждый из разработанных фантомов позволяет развивать определенный набор навыков, необходимых врачу ультразвуковой диагностики. Сравнение эхограмм изготовленных фантомов с ультразвуковым изображением человеческих тканей выявило сходство с реальными тканями организма. Фантомы являются проницаемыми для иглы и могут быть использованы не только для тренировки зрительно-моторной координации, но также и для отработки навыков выполнения биопсии под контролем ультразвуковой навигации.

Об авторах:
Анастасия Александровна Насибуллина, студентка ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ» (НИУ «МЭИ»).
Дарья Викторовна Лейченко, студентка НИУ «МЭИ».
Лидия Александровна Суслина, студентка НИУ «МЭИ».
Денис Владимирович Леонов, к.т.н., с.н.с. ГБУЗ «Научно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий ДЗМ» («НПКЦ ДиТ ДЗМ»), НИУ «МЭИ», г. Москва.