Устройство для имитации пульсового кровенаполнения брюшного отдела аорты

Обоснование: компьютерная томографическая ангиография (КТА) является «золотым стандартом» диагностики большинства сосудистых патологий. Оптимальный метод совершенствования этой диагностики — использование антропоморфных тканеимитирующих фантомов, поскольку КТА-исследование сопровождается лучевой нагрузкой и риском аллергических реакций при использовании контрастных веществ. Помимо соблюдения соответствия рентгеновских свойств сосуда необходимо также воспроизводить пульсации, возникающие в аорте in vivo. Обзор существующих решений демонстрирует малое число отечественных разработок в данной области при сравнительно высокой стоимости зарубежных аналогов. Кроме того, стоит отметить отсутствие воспроизводимой методологии создания устройств имитации пульсового кровенаполнения с использованием доступных и недорогих материалов.

Цель: разработка гидроконтура для имитации пульсового кровенаполнения в тканеимитирующем фантоме аорты.

Методы: проведён литературный анализ существующих устройств имитации пульсового кровенаполнения, а также тканеимитирующих фантомов брюшного отдела аорты. Сформированы медико-технические требования к проектируемому устройству. Разработана схема управления, определена схемоэлементная база и собран макетный образец гидроконтура. На основе обзора литературы определён материал, пригодный для воспроизведения биомеханических характеристик артериальной ткани. Изготовлен упрощённый фантом сегмента брюшной аорты. Макет устройства включает в себя: упрощённый фантом брюшной аорты, систему управления, насос, датчик давления, расходомер и регулятор потока. Проведено первичное тестирование разработанного контура в режиме базовых сигналов и в режиме имитации реального профиля потока. Базовые сигналы представляли собой периодические прямоугольные сигналы, воспроизводимые с различной частотой, имитирующие нормальный, учащённый и замедленный пульс. С использованием широтно-импульсной модуляции получен профиль пульсовой волны давления.

Результаты: разработанная конструкция гидроконтура позволила успешно воспроизводить профили давления и скорости потока в тканеимитирующем фантоме аорты. Дальнейшее развитие проекта предполагает изготовление и валидацию контура с использованием антропоморфных версий фантома, моделирование ангиографического исследования.

Заключение: полученные результаты могут быть полезны для совершенствования методик КТА, а также для разработки ангиохирургических обучающих стендов.