UA19866U

UA19866U - Medical training device for assessing precision of estimation of liver volume

Info

Publication number: UA19866U
Application number: UAU200508944U
Authority: UA
Inventors: Dmytro Serhiiovych Mechov; Oleh Borysovych Dynnyk; Maksym Mykolaiovyc Zhaivoronok
Original assignee: Dmytro Serhiiovych Mechov; Oleh Borysovych Dynnyk; Maksym Mykolaiovyc Zhaivoronok
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-01-15

Abstract

The medical training device for the assessment of the precision of the volumetry using the different radiological techniques comprises the bath filledwith the optically transparent tissue equivalent material with the flexible water-impermeable and acoustically permeable membranes attached at the top and on the sides of the reservoir imitating the artificial liver placed into the bath and fastened by the strings to the non-magnetic metal frame. The bath has the pipe-line with the cannula intended for attaching the volumetric cylinder.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель стосується медичних пристроїв, а саме медичного тренажеру для оцінки точності волюметрії 2 різними радіологічними методами, такими як: ультразвукова діагностика, рентгенівська комп'ютерна томографія, магнітно-резонансна томографія, однофотонна емісійна комп'ютерна томографія і призначений для підвищення кваліфікації лікаря-радіолога та ефективності діагностики захворювань печінки.The utility model relates to medical devices, namely a medical simulator for evaluating the accuracy of volumetry with 2 different radiological methods, such as: ultrasound diagnostics, X-ray computed tomography, magnetic resonance imaging, single photon emission computed tomography and is intended for the training of a radiologist and effectiveness of liver disease diagnosis.

Розміри печінки мають важливе клінічне значення, оскільки вони змінюються при різних патологічних станах.The dimensions of the liver are of important clinical importance, as they change in various pathological conditions.

Важливим аспектом є динамічне спостереження за змінами розмірів печінки. Незважаючи на те, що методика 70 ехографічної біометрії досить відпрацьована, на практиці часто виникають труднощі у правильній оцінці отриманих результатів. На даному етапі, ряд авторів вважають, що лінійні розміри не завжди точно відображають справжні розміри печінки, оскільки форма печінки, а значить і лінійні розміри, характеризуються значною індивідуальною мінливістю і багато в чому залежать від конституції людини. Все це спричиняє труднощі для лікаря-фахівця в багатоплощинній орієнтації ультразвукового датчика відносно розмірів печінки, налаштувань 12 акустичної регуляції ультразвукового приладу для отримання оптимальної для тлумачення та діагностичної інтерпретації ультразвукової картини. Точна оцінка об'єму печінки є одним із головних аспектів на етапі ранньої діагностики, встановлення діагнозу, прогнозу, вибору методу лікування, передопераційної підготовки, контролю ефективності лікування та визначення критеріїв перебігу захворювання. Домінуючою проблемою є неадекватна оцінка розміру органу та помилкова інтерпретація результатів. Уникнути частину цих труднощів можливо при підвищенні кваліфікації лікаря-радіолога, завдяки використанню методологічно вивіреного іншими радіологічними референтними методами відносно ультразвукового методу оцінки об'єму печінки. Саме для вивчення можливостей ультразвукового методу оцінки об'єму був розроблений універсальний радіологічний динамічний тренажер-імітатор об'єму печінки. Були вибрані радіологічні методи, які поряд з УЗ дозволяють визначити об'єм печінки.An important aspect is the dynamic observation of changes in the size of the liver. Despite the fact that the technique of 70 echographic biometry is well developed, in practice there are often difficulties in the correct assessment of the obtained results. At this stage, a number of authors believe that the linear dimensions do not always accurately reflect the true dimensions of the liver, since the shape of the liver, and therefore the linear dimensions, are characterized by significant individual variability and largely depend on the human constitution. All this causes difficulties for the specialist doctor in the multi-plane orientation of the ultrasound sensor relative to the size of the liver, the settings of the 12 acoustic regulation of the ultrasound device to obtain the optimal for interpretation and diagnostic interpretation of the ultrasound picture. Accurate assessment of liver volume is one of the main aspects at the stage of early diagnosis, establishment of diagnosis, prognosis, choice of treatment method, preoperative preparation, control of treatment effectiveness and determination of disease course criteria. The dominant problem is inadequate assessment of organ size and misinterpretation of results. It is possible to avoid some of these difficulties by improving the qualifications of a radiologist, thanks to the use of an ultrasound method of liver volume assessment that has been methodologically verified by other radiological reference methods. It was to study the possibilities of the ultrasound method of volume estimation that a universal radiological dynamic liver volume simulator was developed. Radiological methods were chosen, which, along with ultrasound, allow determining the volume of the liver.

Були спроби розробити штучну модель печінки призначену для тренування фахівців з променевої діагностики, (/--) наприклад, на сайті НЕр/Лимлу.тіп.ис.еди/писіеаг/нлеайн рпузісв / жмер/рпапіотв/зоїїдогдапе /- рпапіот.піті описується радіологічний фантом печінки, розроблений Опімегейу ої Сіпсіппаїї, що представляє собою макет печінки, основним матеріалом якого є поліуретан.There were attempts to develop an artificial model of the liver intended for the training of specialists in radiation diagnostics, (/--) for example, on the website НЕр/Лимлу.тип.ис.еды/писиеаг/нлеайн рпузисв / жмер/рпапиотв/зоийдогдапе /- рпапиот.пити the radiological phantom of the liver, developed by Opimegeiu oi Sipsippaiia, which is a model of the liver, the main material of which is polyurethane.

Недоліком згаданого пристрою є, по-перше неможливість використання одного й того ж тренажеру для різних о методів променевої діагностики, таких як: ультразвукова діагностика, рентгенівська комп'ютерна томографія, Ге) магнітно-резонансна томографія, однофотонна емісійна комп'ютерна томографія, що обумовлено конструктивними обмеженнями, і, по друге відсутність можливості регулювання розміру об'єму штучної печінки, со який в запропонованих пристроях є фіксованим. Ге»)The disadvantage of the mentioned device is, firstly, the impossibility of using the same simulator for different methods of radiation diagnostics, such as: ultrasound diagnostics, X-ray computed tomography, Ge) magnetic resonance tomography, single-photon emission computed tomography, which is due to structural limitations, and, secondly, the lack of possibility to adjust the size of the volume of the artificial liver, which is fixed in the proposed devices. Ge")

Тому задачею корисної моделі було створення тренажера-імітатора з метою розвитку і вдосконалення 39 можливостей ультразвукової діагностики для визначення об'єму печінки у сірій шкалі. --Therefore, the task of the useful model was to create a simulator for the purpose of developing and improving 39 possibilities of ultrasound diagnostics for determining the volume of the liver in gray scale. --

Поставлена задача вирішується шляхом розробки медичного тренажера-імітатора для оцінки точності визначення об'єму, який складається з ванни, заповненої оптично прозорим тканинно-еквівалентним матеріалом, з гнучкими водонепроникними та звукопроникними мембранами, закріпленими зверху та збоку камери-резервуара «Т імітатора штучної печінки, яка розташована в цій ванні та кріпиться за допомогою струн-розтяжок до 70 немагнітного металевого каркасу, камера-резервуар через трубопровід з канюлею приєднується до градуйованого но) с мірного циліндру з поршнем (для динамічної і строго дозованої зміни об'єму камери-резервуару) таThe task is solved by developing a medical simulator-simulator for evaluating the accuracy of determining the volume, which consists of a bath filled with an optically transparent tissue-equivalent material, with flexible waterproof and sound-permeable membranes fixed on top and on the side of the chamber-reservoir "T artificial liver simulator, which is located in this bath and is attached to a non-magnetic metal frame with the help of tension strings up to 70, the chamber-reservoir is connected through a pipeline with a cannula to a graduated measuring cylinder with a piston (for a dynamic and strictly dosed change of the volume of the chamber-reservoir) and

І» градуйованого мірного циліндру для контролю за зміною об'ємом рідини в ванні.I" graduated measuring cylinder for monitoring the change in the volume of liquid in the bath.

Суть корисної моделі далі розкривається за допомогою наступних креслень, на яких схематично зображений, розроблений тренажер, що заявляється.The essence of the useful model is further revealed with the help of the following drawings, which schematically depict the developed simulator claimed.

Фіг.1 - загальний вигляд медичного тренажеру. - Медичний тренажер складається з ванни (1), яка закріплена на підложці-станині (2). Ванна (1) складається (Те) з трьох оптично прозорих бокових панелей (3), двох панелей з отворами затягнутими непрозорими гнучкими водонепроникними, звукопроникними мембранами (4), демферованого дна (5) та трубопроводу (6) під'єднаного до бо мірного циліндру (7). В ванні розташована камера-резервуар імітатор штучної печінки (8), яка кріпиться доFig. 1 - a general view of the medical simulator. - The medical simulator consists of a bath (1), which is fixed on a bed-bed (2). The bath (1) consists (Te) of three optically transparent side panels (3), two panels with holes closed by opaque flexible waterproof, sound-proof membranes (4), a damped bottom (5) and a pipeline (6) connected to a measuring cylinder (7). In the bathtub there is a chamber-reservoir simulating an artificial liver (8), which is attached to

Ге»! 20 немагнітного металевого каркасу (9), і яка має трубопровід (10) з канюлею для приєднання мірного циліндру з поршнем (11). с Розроблений винахідниками пристрій представляє собою ванну, наприклад, прямокутної форми виконаного з оптично прозорого матеріалу. Згадана ванна може бути виготовлена з, наприклад, оргскла. Верхня та одна з бокових стінок згаданої ванни мають отвори, що складають, принаймні, 6096 площини цих стінок і ці отвори 25 затягнуті гнучкими, водонепроникними, звукопроникними мембранами, які виготовлені з непрозорого матеріалу, с такого як, наприклад гума, силікон, гнучкий пластик (ленемент-шкіра), тощо. В переважному втіленні корисної моделі гнучким водонепроникним матеріалом є гнучкий пластик (ленемент-шкіра). Вибір матеріалу обумовлений необхідністю імітації поверхні шкіри крізь яку проводиться ультразвукове сканування. У випадку більш жорстких матеріалів буде мати місце пошкодження ультразвукового датчика чи значне акустичне затухання з послабленням 60 корисного відбитого ультразвукового сигналу.Gee! 20 non-magnetic metal frame (9), and which has a pipeline (10) with a cannula for connecting a measuring cylinder with a piston (11). c The device developed by the inventors is a bathtub, for example, rectangular in shape, made of optically transparent material. The mentioned bath can be made of, for example, plexiglass. The upper and one of the side walls of the mentioned bathtub have holes that make up at least 6096 planes of these walls and these holes 25 are tightened with flexible, waterproof, sound-proof membranes, which are made of an opaque material, such as, for example, rubber, silicone, flexible plastic ( element-skin), etc. In a preferred embodiment of the utility model, the flexible waterproof material is a flexible plastic (element skin). The choice of material is due to the need to imitate the surface of the skin through which ultrasound scanning is performed. In the case of harder materials, there will be damage to the ultrasonic sensor or significant acoustic attenuation with attenuation of the useful reflected ultrasonic signal.

Ванна кріпиться до підложки-станини.The bathtub is attached to the bed base.

На дно ванни нанесене демпфувальне покриття, яке складається з кутових відбивачів, що розсіюють ультразвукове випромінювання, з метою уникнення зайвих шумів на ультразвуковому зображенні.A damping coating is applied to the bottom of the bath, which consists of corner reflectors that scatter ultrasound radiation, in order to avoid unnecessary noises in the ultrasound image.

Ванна заповнена прозорим тканинно-еквівалентним матеріалом, що має ультразвуковий опір, який є подібним 62 опору м'яких тканин тіла людини. Наприклад, ванна може бути заповнена водою або водним розчином гліцерину або агару або іншою прийнятною рідиною. В будь-якому випадку, ця речовина повинна бути оптично прозорою і мати ультразвукову провідність еквівалентну проникності живої тканини. Тканинно-еквівалентний матеріал може бути доповнений консервантом для перешкоджання розмноження бактеріальної і грибкової мікрофлори. Стінки ванни градуйовані рисками для задавання прямокутних декартових координат по вісях Х, У, 7 (для вимірів по шкалі, нанесеній по вісям ванни з міліметровими рисками. Це дозволяє вираховувати об'єм камери тренажеру за геометричними методами), ванна герметично сполучена з мірним циліндром, яка виготовлена з оптично прозорого матеріалу, наприклад, з оргскла.The bath is filled with a transparent tissue-equivalent material that has an ultrasound resistance that is similar to the resistance of the soft tissues of the human body. For example, the bath may be filled with water or an aqueous solution of glycerin or agar or other suitable liquid. In any case, this substance must be optically transparent and have an ultrasonic conductivity equivalent to the permeability of living tissue. The tissue-equivalent material can be supplemented with a preservative to prevent the reproduction of bacterial and fungal microflora. The walls of the bathtub are graduated with lines for setting rectangular Cartesian coordinates along the X, Y, 7 axes (for measurements on a scale drawn along the axes of the bathtub with millimeter lines. This allows you to calculate the volume of the simulator chamber using geometric methods), the bathtub is hermetically connected to a measuring cylinder, which is made of an optically transparent material, for example, plexiglass.

У ванні розташована камера-резервуар імітатор штучної печінки, стінки якої виконано, на приклад, з ПВХ, 7/0 гуми, пружного, акустичне, радіологічно- та оптично прозорого матеріалу. Камера тренажеру заповнена акустично прозорою рідиною, з опором, що імітує акустику печінки людини та ссавців.In the bathtub there is a chamber-reservoir simulating an artificial liver, the walls of which are made, for example, of PVC, 7/0 rubber, an elastic, acoustically, radiologically and optically transparent material. The chamber of the simulator is filled with an acoustically transparent liquid, with resistance imitating the acoustics of the human and mammalian liver.

Трубопровід з канюлею для приєднання мірного циліндру з поршнем, який виготовлено з оптично прозорого матеріалу, наприклад, з оргскла, місткістю в 50-100мл для динамічної і строго дозованої зміни об'єму камери-резервуару. Трубопровід може бути виконаний з будь якого придатного матеріалу, наприклад трубки /5 Можуть бути виконані з поліетилену, прозорої силіконової гуми і інших полімерних матеріалів. Діаметр та товщина цієї трубки не є критичними параметрами. За допомогою цього трубопроводу можна змінювати об'єм камери-резервуару і відповідно моделювати патологічні стани печінки, при яких змінюється об'єм.A pipeline with a cannula for connecting a measuring cylinder with a piston, which is made of optically transparent material, for example, Plexiglas, with a capacity of 50-100 ml for dynamic and strictly dosed changes in the volume of the chamber-reservoir. The pipeline can be made of any suitable material, for example tubes /5 Can be made of polyethylene, transparent silicone rubber and other polymer materials. The diameter and thickness of this tube are not critical parameters. With the help of this pipeline, you can change the volume of the chamber-reservoir and, accordingly, simulate the pathological conditions of the liver, in which the volume changes.

Металевий каркас прямокутної форми, який виконаний з, наприклад, полімерних матеріалів, немагнітного металу. Каркас забезпечений системою отворів для фіксації камери-резервуару.A metal frame of rectangular shape, which is made of, for example, polymer materials, non-magnetic metal. The frame is equipped with a system of holes for fixing the chamber-reservoir.

Всі деталі тренажеру немагнітні для можливості виконання магнітно-резонансної томографії.All parts of the simulator are non-magnetic for the possibility of performing magnetic resonance imaging.

Також тренажер обладнаний кожухом ширмою, виконаним з непрозорого матеріалу, що надівається на камеру і перешкоджає прямому візуальному аналізу вмісту камери. Цей кожух перешкоджає попередньому ознайомленню осіб, що проходять тестування на імітаторі штучної печінки із вмістом робочої ванни і просторовим розташуванням камери-резервуару.Also, the simulator is equipped with a screen casing made of opaque material that fits over the camera and prevents direct visual analysis of the camera's contents. This casing prevents the persons undergoing testing on the artificial liver simulator from getting acquainted with the contents of the working bath and the spatial location of the chamber-reservoir.

Далі описується принцип роботи розробленого медичного тренажеру (камери-резервуару імітатора штучної печінки). ноNext, the principle of operation of the developed medical simulator (chamber-reservoir of an artificial liver simulator) is described. but

Після наповнення камери-резервуару акустично прозорою рідиною, з опором, що імітує акустику печінки людини та ссавців об'єм камери-резервуару вимірюють різними методами, які детальніше розкрито далі.After filling the chamber-reservoir with an acoustically transparent liquid, with resistance simulating the acoustics of the human and mammalian liver, the volume of the chamber-reservoir is measured by various methods, which are described in more detail below.

Геометричне визначення об'єму по відповідності габаритів камери відносно прямокутних декартових координат Ге зо по вісях Х, У, 7 ванни фантому (методи сегментації печінки на геометричні фігури (конус, усічена трапеція, прямокутник, сектор чи сегмент шару). ікс,Geometrical determination of the volume according to the correspondence of the dimensions of the chamber relative to the rectangular Cartesian coordinates of Gezo along the axes X, Y, 7 phantom baths (methods of segmentation of the liver into geometric shapes (cone, truncated trapezoid, rectangle, sector or layer segment). ix,

Метод витиснення об'єму рідини ванни фантому (метод Архімеда). соThe method of displacing the volume of the liquid of the phantom bath (Archimedes' method). co

Методи виміру об'єму за ультразвуковими паралельними розтинами штучної печінки за методом суми циліндрів, талабо ж методом сегментації камери на елементарні складові геометричні фігури (конус, усічена ме) трапеція, прямокутник, сектор чи сегмент шару). Можна використовувати 30/40 стандартне програмне «- забезпечення ультразвукових приладів Епмізог та НО11, РАйрз М5 або ж програмні модулі робочих станцій:Methods of volume measurement by ultrasonic parallel dissections of an artificial liver by the sum of cylinders method, or by the method of segmenting the chamber into elementary geometric shapes (cone, truncated trapezium, rectangle, sector, or layer segment). You can use 30/40 standard software "Epmizog and НО11, RAIRZ M5 ultrasound devices or software modules of workstations:

Мегдеріїт м.1.5, розроблена Мегде Неайсаге, ОСісотумогк5, розроблена компанією РПйїрре Риесп.Megderiit m.1.5, developed by Megde Neaisage, OSisotumogk5, developed by the company RPırre Riesp.

Методи виміру об'єму за рентгенівськими комп'ютерне гомографічними паралельними розтинами штучної печінки за методом суми циліндрів, використовуючи стандартне програмне забезпечення робочої станції « рентгенівського комп'ютерного томографа (С/Г аб). Для покращення контрастування камери в порожнину шприцем 7-3Methods of volume measurement by X-ray computer homographic parallel dissections of an artificial liver by the sum of cylinders method, using standard software of the X-ray computer tomograph (S/H ab) workstation. To improve the contrast of the camera into the cavity with a syringe 7-3

Гаші додається розчин, наприклад, який містить йод (р-н йоду 3-595, р-н Люголю, йопагност) виходячи з фінансових можливостей закладу. Розрахунок 5мл р-ну йоду на 100мл вмісту камери фантому. )» Методи виміру об'єму за однофотонним емісійними комп'ютерне гомографічними паралельними розтинами штучної печінки за методом суми циліндрів, використовуючи стандартне програмне забезпечення робочої станції (ЗРЕСТУМОгкв5). Для контрастування камери в порожнину шприцем додається нуклід-вміщуючий розчин - технецій-99м пертехнетат виходячи з правил радіаційної безпеки. Після цієї процедури фантом витримують 10 напіврозпадів (60 годин), виходячи з правил радіаційної безпеки. ік Методи виміру об'єму за магнітно-резонансно гомографічними паралельними розтинами штучної печінки заA solution is added to hashish, for example, which contains iodine (Iodine district 3-595, Lugolyu district, Iopagnost) based on the financial capabilities of the institution. Calculation of 5 ml of iodine solution per 100 ml of the contents of the phantom chamber. )» Volume measurement methods by single-photon emission computer homographic parallel dissections of an artificial liver by the sum of cylinders method, using standard workstation software (ZRESTUMOgkv5). To contrast the camera, a nuclide-containing solution - technetium-99m pertechnetate is added to the cavity with a syringe based on the rules of radiation safety. After this procedure, the phantom is kept for 10 half-lives (60 hours), based on the rules of radiation safety. ik Methods of volume measurement by magnetic resonance homographic parallel dissections of an artificial liver according to

Го! методом суми циліндрів, використовуючи стандартне програмне забезпечення робочої станції магнітно-резонансного томографа. Для покращення контрастування камери в порожнину шприцем додаєтьсяGo! by the sum of cylinders method, using the standard software of a magnetic resonance imaging workstation. To improve the contrast of the camera, a syringe is added to the cavity

Ме. розчин, що містить, наприклад, залізо, йод. Але простий водний розчин дає теж задовільні результатиMe. a solution containing, for example, iron, iodine. But a simple aqueous solution also gives satisfactory results

Ф візуалізації камери.F rendering of the camera.

Після одержання всіх результатів, що були отримані різними методами порівнюються між собою, визначається точність методів.After receiving all the results obtained by different methods, they are compared with each other, and the accuracy of the methods is determined.

Як показали експериментальні дослідження, а також на основі відгуків фахівців з променевої діагностики, винахідники зробили висновок: розроблений пристрій дозволяє показати ефективність ультазвукового методу с оцінки об'єму печінки відносно інших радіологічних референтних методів. Точно відомий об'єм камери-резервуару імітатору штучної печінки дозволяє оцінити точність визначення об'єму камери-резервуару різними радіологічними методами, такими як: ультразвукова діагностика, рентгенівська комп'ютерна томографія, бо магнітно-резонансна томографія, однофотонна емісійна комп'ютерна томографія та порівняти з референтними.As shown by experimental studies, as well as on the basis of feedback from experts in radiation diagnostics, the inventors concluded: the developed device allows to show the effectiveness of the ultrasound method for assessing the volume of the liver relative to other radiological reference methods. The precisely known volume of the chamber-reservoir of the artificial liver simulator allows you to assess the accuracy of determining the volume of the chamber-reservoir by various radiological methods, such as: ultrasound diagnostics, X-ray computed tomography, because magnetic resonance tomography, single-photon emission computed tomography and compare with the reference ones.

Claims

Formula of the invention 65 1. A medical simulator for evaluating the accuracy of volumetry by various radiological methods, which consists of a bath filled with optically transparent tissue-equivalent material, with flexible waterproof sound-permeable membranes fixed on top and on the side of the chamber-reservoir of the artificial liver simulator, which is located in this bath and is attached to a non-magnetic metal frame with the help of elastic strings, which is distinguished by the fact that the bath is equipped with a pipeline with a cannula for connecting a measuring cylinder.

2. The medical simulator according to claim 1, which is characterized by the fact that the hard walls of the bath are made of optically transparent and soundproof material and are graduated, allowing ionizing radiation to pass through.

Q. The medical simulator according to claim 1, which is characterized by the fact that the three membranes are made of a flexible opaque material that transmits ultrasonic and ionizing radiation.

4. Medical simulator according to claim 1, which differs in that the chamber-reservoir simulator of an artificial liver can be used for various methods of radiation diagnostics.

5. Medical simulator according to claim 1, which is characterized by the fact that the volume of the chamber-reservoir of the artificial liver simulator is adjusted using a graduated cylinder with a piston.

b. The medical simulator according to claim 1, characterized in that the optically transparent, acoustically tissue-equivalent liquid material that fills the chamber has an ultrasound resistance that is equivalent to the tissue resistance of 7/5 of the abdominal cavity.

7. Medical simulator according to claim 1, which is characterized by the fact that the bath is hermetically connected to the measuring cylinder.

8. The medical simulator according to claim 1, which is characterized by the fact that the simulator also includes a cover-screen made of opaque material, which is worn over the bath and prevents preliminary visual analysis of the contents of the bath. what's up with (Se) (Se) (ee) (o) yo - i" - se) (ee) (o) 4) 60 b5