Entwicklung eines thermochromatischen 3D-gedruckten Augen-Modells zur Visualisierung potentieller Erwärmungen durch Ultraschall

Problemstellung Bei Ultraschall-Untersuchungen des Auges sind besondere Vorkehrungen bzgl. thermischer Risiken zu treffen [1] [2]. Ziel dieser Arbeit ist ein möglichst mittels 3D-Druck zu erstellendes Modell, das diese Erwärmung mithilfe thermochromatischer Materialien visualisiert, um es für die Lehre einsetzen zu können.

Patienten und Methode Es wurden thermische, akustische und mechanische Eigenschaften von 3D-Druck-Filamenten standardisiert gemessen, um sie mit publizierten anthropomorphen Gewebekennwerten des Auges vergleichen und optimale Konstruktionsmaterialien auswählen zu können. Bei den Materialien handelte es sich um FDM-Filamente aus PP, PETG, PET und HIPS, transparente Silikone und ein Gelwachs. Weiters wurden drei kommerziell erhältliche thermochromatische Pigmente untersucht. Das Augenmodell wurde mittels CAD-Programm erstellt, 3D-gedruckt (Creality CR-10s Pro) und zur optimalen Visualisierung in eine Präsentationsbox eingegossen.

Ergebnis Für die Fragestellung hat sich Silikon als das am besten geeignete Material herausgestellt, da es gut zu verarbeiten und als Auge nachzubilden ist, sowie niedrige Schalldämpfungswerte aufweist. Für das Modell wurde eine teilbare Form 3D-gedruckt. Ein untersuchtes Farbpigment wies die niedrigste Farbwechseltemperatur auf, sodass es bei Raumtemperatur und den zu erwartenden Erwärmungen im Bereich der Retina eingesetzt werden kann ([Abb. 1]). Zur besseren Handhabung und Aufbewahrung wurde das fertige Modell (Maßstab 1:2,5) mit einem transparenten Gelwachs in eine Box eingegossen.

Abb. 1  Finales Augenmodell. Illustriert ist die vorgesehene Anwendung. Der Ultraschallkopf setzt auf der exponierten Seite des Wachses in Verlängerung der Linse auf.

Schlussfolgerung Mithilfe des 3D Drucks kann ein replizierbares Modell für die Lehre zur Visualisierung thermischer Risiken durch hohe Ultraschallintensitäten am Auge erstellt werden, das jedoch einen Kompromiss zwischen einzelnen anthropomorphen und Material-Kennwerten darstellt.

• Literatur

• 1 Kollmann C, Jenderka K-V, Moran CM, Draghi F, Jimenez Diaz JF, Sande R. EFSUMB Clinical Safety Statement for Diagnostic Ultrasound – (2019 revision). Ultraschall in der Medizin – European Journal of Ultrasound 2019; 04: 397-389 http://www.thieme-connect.de/products/ejournals/abstract/10.1055/a-1010-6018, 2024-05-03, http://www.thieme-connect.de/products/ejournals/abstract/10.1055/a-1010-6018, Georg Thieme Verlag KG
• 2 Harris GR. Safety Considerations for Diagnostic Ultrasound in the Eye. John Wiley & Sons, Ltd, Journal of Ultrasound in Medicine 2019; 5: 1163-1165 2024-05-03, Publisher: John Wiley & Sons, Ltd

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
04. September 2024