Medical phantom of the knee joint for computed tomography studies

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: The knee joint is a frequently visualized anatomical region in clinical practice. Accurate interpretation of CT scans necessitates a comprehensive understanding of anatomy and a sound grasp of fundamental technical principles and imaging protocols. To safeguard the patient's well-being, it is of paramount importance to prevent erroneous studies resulting from suboptimal equipment quality, setup issues, and patient positioning. These difficulties can be circumvented by the use of phantoms to pre-adjust the equipment and the provision of training to medical staff in scanning techniques.

AIM: The aim of the study was to develop a technique for creating an anthropomorphic medical phantom of the knee joint that would accurately reflect the X-ray density of the corresponding human tissues, thus enabling the use of computed tomography studies.

MATERIALS AND METHODS: The knee joint phantom comprises a series of models representing the femur, tibia, fibula, patella, collateral ligaments, lateral and medial menisci, tendon of the quadriceps femoris muscle, anterior and posterior cruciate ligaments, and patellar ligament. Ligament models were 3D-printed from resin, bones were cast from silicone, soft tissues were modeled with a homogeneous structure of silicone-like materials and made by casting into silicone molds. The skin was similarly modeled. In the study, the anode voltage range of the CT scanner varied from 80 to 140 kV, and the slice thickness was equal to 1.25 mm.

RESULTS: The developed anthropomorphic knee joint phantom demonstrated the X-ray density of the modeled anatomical structures, with ligaments exhibiting a range of 80–120 units on the Hausfield scale, bones exhibiting a range of 320–370 units, and soft tissues and skin exhibiting a range of 20–60 units. The use of additive technologies made it possible to achieve a high degree of similarity between the phantom forms and the knee joint. Further research may be directed towards the creation of a more complex model of bone tissue, comprising a separate cortical layer and spongy substance.

CONCLUSIONS: The use of an anthropomorphic knee phantom allows for the acquisition of high-quality CT images without the need for prior scanning of patients.

作者简介

Ekaterina Belyakova

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: belyakova_e_d@student.sechenov.ru
ORCID iD: 0009-0009-0316-0628
俄罗斯联邦, Moscow

Anastasia Nasibullina

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: NasibullinaAA@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0003-1695-7731
SPIN 代码: 2482-3372
俄罗斯联邦, Moscow

Julia Bulgakova

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: BulgakovaYV@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-1627-6568
SPIN 代码: 8945-6205
俄罗斯联邦, Moscow

Olga Vlasova

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

编辑信件的主要联系方式.
Email: VlasovaOV10@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-4211-9566
SPIN 代码: 4492-3864
俄罗斯联邦, Moscow

Veronika Grebennikova

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: GrebennikovaVV@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0009-0003-6041-132X
SPIN 代码: 4949-1057
俄罗斯联邦, Moscow

Olga Omelyanskaya

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: OmelyanskayaOV@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-0245-4431
SPIN 代码: 8948-6152
俄罗斯联邦, Moscow

Alexey Petraikin

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: alexeypetraikin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1694-4682
SPIN 代码: 6193-1656

MD, Dr. Sci. (Med.)

俄罗斯联邦, Moscow

Denis Leonov

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: LeonovDV2@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0003-0916-6552
SPIN 代码: 5510-4075

Cand. Sci. (Tech.)

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Kapisiz A, Kaya C, Eryilmaz S, et al. Letter to the Editor in Response to: Reducing Unnecessary Computed Tomography Scan. Journal of pediatric surgery. 2023;58(7):1402. doi: 10.1016/j.jpedsurg.2023.02.048
  2. Hernandez AM, Bayne CO, Bateni C, et al. Extremity radiographs derived from low-dose ultra-high-resolution CT: a phantom study. Skeletal Radiol. 2024. doi: 10.1007/s00256-024-04600-y
  3. Leonov D, Venidiktova D, Costa-Júnior JFS, et al. Development of an anatomical breast phantom from polyvinyl chloride plastisol with lesions of various shape, elasticity and echogenicity for teaching ultrasound examination. Int J CARS. 2023;19:151–161. doi: 10.1007/s11548-023-02911-4
  4. Leonov D, Kodenko M, Leichenco D, Nasibullina A, Kulberg N. Design and validation of a phantom for transcranial ultrasonography. Int J Comput Assist Radiol Surg. 2022;17:1579–1588. doi: 10.1007/s11548-022-02614-2

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Eco-Vector, 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

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».