3D-модель ускорит обнаружение аневризм

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.

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».

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.

Корпус для размещения модели аневризмы

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).

Этапы подготовки силиконовой модели

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

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.

Источник: пресс-центр ГБУЗ "НПКЦ ДиТ ДЗМ"