Estudio para la generación de modelos físicos que repliquen propiedades mecánicas de tejidos biológicos en pruebas de elastografía con desplazamiento

Abstract

La generación de modelos físicos que imiten propiedades de tejidos biológicos permite realizar simulaciones experimentales sin recurrir en personas, facilitando el proceso. Este estudio se centró en buscar materiales para el desarrollo de tissue-mimicking phantoms (TMPs) en pruebas de elastografía con datos de ultrasonido en desplazamiento. Dos propiedades clave son la velocidad de propagación del sonido, esencial para imágenes de ultrasonido, y el módulo de corte, que se relaciona con el desplazamiento del material. Además, cada TMP busca replicar un tejido específico, lo que hace que cada diseño sea único. Mediante una revisión bibliográfica se llegó a que los mejores candidatos para el estudio son siliconas y agar-agar. Sin embargo, existen infinidad de recetas para estos, por lo que se buscó experimentar y caracterizar algunas de ellas. Los datos obtenidos sirven como punto de comparación con tejidos biológicos. Destaca el agar-agar al 2% como material con propiedades cercanas a la carne de vacuno, lo que lo convierte en un buen candidato para su uso, siempre que la durabilidad no sea esencial. En cuanto a las siliconas, RTVXL 8810 parece ser el mejor candidato, aunque se recomienda realizar nuevas pruebas agregando diferentes aditivos para acercarse a propiedades de tejidos biológicos. The generation of physical models that mimic properties of biological tissues allows experimental simulations without resorting to human testing, facilitating the process. This study focused on finding materials for the development of tissue-mimicking phantoms (TMPs) in elastography testing with displacement ultrasound data. Two key properties are the speed of sound propagation, essential for ultrasound imaging, and the shear modulus, which is related to the displacement of the material. In addition, each TMP seeks to replicate a specific tissue, making each design unique. Through a literature review, the best candidates for the study were found to be silicones and agar-agar. However, there are an infinite number of recipes for these materials, so experimentation and characterization of some of them was sought. The data obtained serve as a point of comparison with biological tissues. The 2% agar-agar stands out as a material with properties similar to beef, which makes it a good candidate for use, as long as durability is not essential. As for silicones, RTVXL 8810 seems to be the best candidate, although it is recommended to carry out new tests adding different additives to approach properties of biological tissues.