Hydraulic circuit for pulse flow simulation in the tissue-mimicking aortic phantom

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Computed tomographic angiography (CTA) is the “gold standard” in the diagnosis of most vascular pathologies. The optimal method to improve this technique is the use of anthropomorphic tissue-mimicking phantoms, since CTA is accompanied by radiation exposure and the risk of allergic reactions when using contrast agents. In addition to compliance with the X-ray properties of the vessel, the pulsations occurring in the aorta in vivo must be simulated. A review of existing solutions demonstrates a small number of national developments in this area at a relatively high cost of foreign analogues. Moreover, the lack of reproducible methodology for creating pulse flow simulation devices using available and inexpensive materials is worth noting.

AIM: To develop a hydraulic circuit to simulate pulse blood flow in a tissue-mimicking aortic phantom.

METHODS: A literature analysis of existing pulse flow simulation devices and tissue-mimicking phantoms of the abdominal aorta was conducted. The medical and technical requirements for the designed device were formulated. The control circuit was developed, the circuit element base was determined, and the hydraulic circuit prototype was assembled. Based on a literature review, a material suitable for reproducing the biomechanical characteristics of arterial tissue was selected. A simplified phantom of the abdominal aortic segment was made. The device model included a simplified abdominal aortic phantom, a control system, a pump, a pressure sensor, a flow meter, and a flow regulator. Initial testing of the developed circuit in the basic signal mode and in the real flow profile simulation mode was performed. The basic signals were periodic rectangular signals reproduced at different frequencies, simulating normal, rapid, and slow heart rate. Using pulse-width modulation, a profile of the pressure pulse wave was obtained.

RESULTS: The developed hydraulic circuit allowed successful reproduction of pressure and flow velocity profiles in a tissue-mimicking aortic phantom. Further development of the project will involve fabrication and validation of the circuit (using anthropomorphic versions of the phantom) and simulation of the angiographic study.

CONCLUSIONS: The results may be useful for the improvement of CTA techniques and the development of angiosurgical training stands.

About the authors

Maria R. Kodenko

Moscow Center for Diagnostics and Telemedicine; Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: m.r.kodenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0166-3768
SPIN-code: 5789-0319
Russian Federation, Moscow; Moscow

Anastasia V. Guseva

Bauman Moscow State Technical University

Email: anastas_g01@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-1787-4726
Russian Federation, Moscow

References

  1. Rengier F, Geisbüsch P, Vosshenrich R, et al. State-of-the-art aortic imaging: part I — fundamentals and perspectives of CT and MRI. Vasa. 2013;42(6):395–412. doi: 10.1024/0301-1526/a000309
  2. Doppler Flow Pump [Internet]. Hospimedica Expo [cited 2023 Jun 03]. Available from: https://mobile.hospimedica.com/expo/product/8996/doppler-flow-pump-model-model-769.
  3. Kwon J, Ock JH, Kim N. Mimicking the mechanical properties of aortic tissue with pattern-embedded 3D printing for a realistic phantom. Materials. 2020;13(21):5042.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».