ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕСТ-ФАНТОМОВ ДЛЯ ПОВЕРКИ УЗ МЕДИЦИНСКОЙ АППАРАТУРЫ

Г.Н. Пахарьков., П.И. Бегун, П.Н. Афонин, Н. Мустафа.

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"
Адрес: СПб, 197376, ул. Проф. Попова, 5, т. 346-29-17,
e-mail: spb489@spb.sitek.net

Широкий спектр ультразвуковых исследований в кардиологии, гинекологии, урологии, педиатрии, онкологии, маммологии определяет использование в тест-фантоме различных физических моделей, отражающих статику и кинематику исследуемой структуры человеческого организма в норме и при патологических изменениях

Для построения каждой физической модели необходимо знать:
  1. Геометрические параметры и форму патологических образований необходимы для постановки диагноза;
  2. Минимальную разницу в плотности патологического образования и окружающих тканей, позволяющую поставить диагноз;
  3. Векторы перемещения, скорости и ускорения исследуемой структуры в норме и при различных патологических изменениях;
  4. Режим работы ультразвукового прибора (модальный, двумерный), позволяющий выявить патологические изменения структуры организма.

Широкое использование ультразвуковых систем для визуализации, определения состояния клапанного аппарата - уникальной по своей сложности биомеханической системы создает предпосылки для взятия за основу при разработке динамических тест-фантомов именно клапанного аппарата сердца.

Создание тест-фантомов, имитирующих движение клапанов сердца, является по своей сути очень сложной задачей. Это обусловлено тем, что движение клапанов даже в свободном от патологий сердце осуществляется по сложной траектории, а механизм управления этим движением до сих пор не ясен. Следует также учитывать, что само сердце также совершает в процесс работы сложное колебательное движение. Тем не менее, это не исключает возможность имитации движения клапанного аппарата сердца с той или иной степенью адекватности живой системе различными механическими системами. Однако, это становится возможным только через построение соответствующих расчетных схем и математических моделей, проведения численных экспериментов. Особенно важным этапом, от которого зависит дальнейшее качество проведения исследований, является построение феноменологической модели - модели, фиксирующей особенности интересующего нас процесса.

Проведенный анализ литературных данных, методов клинической диагностики и результатов собственных исследований сложного движения структур миокарда и структур клапанного аппарата сердца в норме и патологии позволяет выявлять следующие особенности при создании системы для проверки динамических характеристик эхотомоскопов, предназначенных для измерения биометрических параметров сердечных структур.
  1. Биофизическая модель служащая для поверки ультразвуковых аппаратов должна имитировать не клапан, а кинематику клапана: его перемещение, скорость и ускорение. Это обусловлено:

    2. а) очень большим, не исследованным in vivo, разнообразием свойств структур клапанного аппарата при различных патологиях;
    б) разнообразной ориентацией векторов перемещений, скоростей и ускорений структур клапанного аппарата сердца;
    в) тем, что при эхолокации, в процессе создания М кривой, осуществляется одномерная визуализация движения клапана сердца, что ведет к практической невозможности регистрации какой-либо одной точки клапана сердца, к аппроксимации измеряемой величины "перемещения клапана" на некоторый его участок.
  2. Кинематическая биофизическая модель может быть представлена различными конструктивными решениями, обеспечивающими необходимый диапазон перемещений, скоростей и ускорений. Например, это могут быть частицы, перемещающиеся в жидкости в стеклянной трубке, находящейся в сосуде с раствором, или тонкостенные гибкие стержни различной гибкости, совершающие колебательные движения в жидкой среде.
  3. Единственный путь выявления кинематических параметров, позволяющих судить о патологиях структур клапанного аппарата сердца - составление библиотеки эхокардиограмм, полученных на современной аппаратуре высшего класса. и обработки информативных по патологиям участков на них.

Для этого необходимо:
  1. При участии опытного кардиолога-диагностика прорисовать на эхокардиограммах срединные линии записанного сигнала в интервале, соответствующем длительности сердечного цикла;
  2. провести математическую обработку информативных участков эхокардиограмм и выявить величины перемещений, скоростей и ускорений необходимых для обнаружения патологий.
  3. выявленные параметры минимальных перемещений и максимальных ускорений взять за опорные при классификации тестируемой аппаратуру.

Содержание конференции | Секция9