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ファントム構造は、光の散乱や光学、電気伝導性、音波の受信など、人体の特性を模倣するように設計された人工構造です。ファントムは、一貫性の維持、技術の信頼性の検証、実験費用の削減などを目的として、人間の被験者の代わりに、または人間の被験者を補うものとして実験的に使用されてきました。[1]また、画像診断を行う技術者のトレーニング用材料としても使用されてきました。[2]
光学ファントム
光学組織ファントム、またはイメージングファントムは、主に光学機器の校正、基準基準測定値の記録、人体のイメージングの3つの目的で使用されることが報告されています。[3]光学組織ファントムは、体の一部が不規則な形状をしている場合があります。[4]
複合材料
光学ファントムは、さまざまな材料から作ることができます。これには、以下のものが含まれますが、これらに限定されません。
- ホモジェナイズドミルク[3]
- 非乳製品クリーマー[3]
- ワックス[3]
- 血液と酵母の懸濁液[3]
- 水溶性染料（墨汁）[3]
- イントラリピッド[3]
- ラテックスマイクロスフィア[3]
- 固形エポキシ[4] [3]
- 液状ゴム[4]
- シリコン[3]
- ポリエステル[3]
- ポリウレタン[3]
計算ファントム
計算人間ファントムは、バイオメディカルイメージング計算モデリングとシミュレーション、放射線量測定、治療計画など、さまざまな用途に使用されています。 [5]
生理学的モデル
ファントムヘッド
科学者は、脳の活動をモニタリングするために開発された研究指向の市販の（COTS）EEG技術を使用しながら、神経電気活動のベンチマーク読み取り値の必要性を確立しました。 [1] EEG読み取り値は機械的接触に大きく依存するため、動きに対して敏感です。[6]これと環境条件に対する高い応答性により、信号ノイズが発生する可能性があります。基準値がなければ、異常な臨床データが欠陥のある技術、患者の不一致または非順守、周囲のノイズ、または説明できない科学的原理の結果であるかどうかを解釈することは困難です。[1]
ファントムヘッドは2015年に研究者によって説明されました。このヘッドは米国陸軍研究所で開発されました。[1]このファントムヘッドの設計目的は、「実際の頭皮インピーダンスと仮想頭皮インピーダンスを正確に再現し、内部にエミッターを搭載して双極子を作成し、さまざまな研究所や研究グループで簡単に複製できるようにする」ことでした。[7]
科学者たちは、匿名化されたMRI画像を再現した逆3Dプリントの型を使用しました。頭部は、人体組織のように電気を伝導するために塩を含む組成の弾道ゲルで構成されていました。[8]弾道ゼラチンが選ばれたのは、電気を伝導するだけでなく、[8]生体組織に似た機械的特性も備えているためです。[9] [10]陸軍のファントムの頭部内の複数の電線が電流を流しました。CTスキャンを使用して、適切な電極配置を確認しました。[8]このファントムの限界は、材料の耐久性が十分ではなかったことです。[1] [8]冷蔵されたゲルは比較的早く劣化し、1日あたり約0.3％でした。[8]
他に報告されたモデルは生理食塩水を満たした球体で作られていた。[11]
幻の前立腺
2013年に、前立腺ファントムの特許申請が報告されました。前立腺は、前立腺、会陰腺、皮膚組織の3つの独立したファントム層で構成されており、前立腺癌の近接放射線療法の研究のために開発されました。科学者は、このファントムが前立腺と周囲の組織の画像と機械的特性を模倣していると主張しました。[12]
幻の耳
2002年に研究者らは、細胞放出音の吸収率に関する実験的研究のための耳ファントムを提案した。[13]
ファントムスキン
ファントムスキンは、皮膚病変の治療研究、狭帯域および超帯域マイクロ波の応用（乳がん検出など） [14] 、爪やその下の組織の画像化など、さまざまな用途のために開発されてきました。[15]
幻の乳房
超音波組織エラストグラフィーは、病理学では組織の弾性が増すことが指摘されているため、組織の健康状態を判断する方法です。2015年には、組織のような寒天ベースのファントムが、乳がんの圧縮エラストグラフィー診断に有効であると報告されました。科学者たちは、ファントム乳房で線維腺腫や浸潤性乳管がんなどの病状の臨床的外観を再現し、エラストグラフィー画像と超音波画像を比較しました。[2]
さらに、液体ゴムを使った半圧縮性ファントム乳房の形成法も報告されている。[4]
幻の筋肉
筋肉ファントムは長年にわたって多くの製造方法が開発されており、研究は現在も続いています。2020年現在でも、研究者らはがん検出のための乳房画像診断において腫瘍を示唆したり腫瘍として機能したりする筋肉ファントムを開発しています。[16]
参考文献
- ^ abcde 「『ファントムヘッド』はいつかEEGモニタリングの推測を排除するかもしれない」www.army.mil 。 2018年8月22日閲覧。
- ^ ab Manickam K、Reddy MR、Seshadri S 、 Raghavan B (2015 年 10 月)。「圧迫乳房エラストグラフィ用トレーニングファントムの開発 - さまざまなエラストグラフィシステムと数値シミュレーションの比較」。Journal of Medical Imaging。2 ( 4): 047002。doi :10.1117 / 1.JMI.2.4.047002。PMC 4682573。PMID 26697511。
- ^ abcdefghijkl 「プロジェクト：光学ファントム」。omlc.org 。 2018年8月22日閲覧。
- ^ abcd 「Photon Migration Imaging Lab」。www.nmr.mgh.harvard.edu 。 2018年8月22日閲覧。
- ^ 「6th International Workshop on Computational Human Phantoms | 2017年8月27日～30日、米国メリーランド州、歴史的なアナポリスにて開催」 www.cpworkshop.org 。 2018年8月22日閲覧。
- ^ Slipher GA、Hairston WD、Bradford JC、 Bain ED、Mrozek RA (2018-02-06)。「カーボンナノファイバー充填導電性シリコーンエラストマーのソフト でドライなバイオエレクトロニクスインターフェースとしての利用」。PLOS ONE。13 ( 2): e0189415。Bibcode : 2018PLoSO..1389415S。doi : 10.1371/journal.pone.0189415。PMC 5800568。PMID 29408942。
- ^ Hairston WD、A Slipher G、B Yu A (2016-09-24)。「EEGファントムデバイスの推定基質としての弾道ゼラチン」。arXiv : 1609.07691。Bibcode : 2016arXiv160907691H。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ abcde 「夏期学生のEEG研究はARLで引き続き発展中 | 米陸軍研究所」www.arl.army.mil 。 2018年8月22日閲覧。
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