Las estructuras fantasma son estructuras artificiales diseñadas para emular las propiedades del cuerpo humano en asuntos tales como, entre otros, la dispersión de luz y la óptica, la conductividad eléctrica y la recepción de ondas sonoras. Los fantasmas se han utilizado experimentalmente en lugar de, o como complemento de, sujetos humanos para mantener la coherencia, verificar la confiabilidad de las tecnologías o reducir los gastos experimentales. [1] También se han empleado como material para capacitar a los técnicos en la realización de imágenes. [2]
Fantasmas ópticos
Se informa que los maniquíes de tejido óptico, o maniquíes de imágenes, se utilizan principalmente para tres propósitos principales: calibrar dispositivos ópticos, registrar mediciones de referencia de línea base y obtener imágenes del cuerpo humano. [3] Los fantasmas de tejido óptico pueden tener formas irregulares de partes del cuerpo. [4]
Materiales compuestos
Los maniquíes ópticos se pueden fabricar a partir de varios materiales. Estos incluyen, entre otros:
Fantasmas computacionales
Los fantasmas humanos computacionales tienen muchos usos, que incluyen, entre otros, modelos y simulaciones computacionales de imágenes biomédicas, dosimetría de radiación y planificación de tratamientos. [5]
Modelos fisiológicos
Cabeza fantasma
Al utilizar tecnologías de EEG comerciales listas para usar (COTS) y orientadas a la investigación creadas para monitorear la actividad cerebral, los científicos establecieron la necesidad de una lectura de referencia de la actividad eléctrica neuronal. [1] La fuerte dependencia de las lecturas de EEG del contacto mecánico hace que la tecnología sea sensible al movimiento. [6] Esto y una alta capacidad de respuesta a las condiciones ambientales pueden provocar ruido en la señal. Sin una línea de base, es difícil interpretar si los datos clínicos anormales son el resultado de una tecnología defectuosa, inconsistencia o incumplimiento del paciente, ruido ambiental o un principio científico inexplicable. [1]
Los investigadores describieron una cabeza fantasma en 2015. Esta cabeza fue desarrollada en el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU . [1] La intención informada para la ingeniería de esta cabeza fantasma era "recrear con precisión la impedancia del cuero cabelludo real e imaginaria, contener emisores internos para crear dipolos y ser fácilmente replicable en varios laboratorios y grupos de investigación". [7]
Los científicos utilizaron un molde impreso en 3D inverso que se reprodujo en una imagen de resonancia magnética anónima. La cabeza consistía en un gel balístico con una composición que incluía sal para conducir la electricidad como el tejido humano. [8] Se eligió la gelatina balística porque conduce la electricidad, [8] a la vez que posee propiedades mecánicas similares a las de los tejidos vivos. [9] [10] Varios cables eléctricos dentro de la cabeza fantasma del Ejército transportaban corriente eléctrica. Se utilizó una tomografía computarizada para verificar la colocación adecuada de los electrodos. [8] Las limitaciones de este fantasma eran que el material no era lo suficientemente duradero. [1] [8] El gel refrigerado se degradó con relativa rapidez, aproximadamente un 0,3% cada día. [8]
Otros modelos de los que se informó se habían fabricado con esferas llenas de solución salina. [11]
Páncreas fantasma
En 2013, se informó de una solicitud de patente para un fantasma de próstata. La próstata estaba compuesta por tres capas fantasmas separadas de próstata, glándula perineal y tejido cutáneo y se desarrolló para el estudio de la braquiterapia del cáncer de próstata . Los científicos afirmaron que el fantasma emula las propiedades mecánicas y de imagen de la próstata y los tejidos circundantes. [12]
Oído fantasma
En 2002, los investigadores propusieron un fantasma auricular para estudios experimentales sobre las tasas de absorbancia del sonido de las emisiones celulares. [13]
Piel fantasma
Se han desarrollado varios diseños de piel fantasma para diversos usos que incluyen, entre otros, el estudio de la terapia de lesiones cutáneas, las aplicaciones de microondas de banda estrecha y ultrabanda (como la detección del cáncer de mama), [14] y la obtención de imágenes de uñas y tejidos subyacentes. [15]
Pecho fantasma
La elastografía de tejidos por ultrasonido es un método para determinar la salud de los tejidos, ya que se han observado patologías que aumentan la elasticidad del tejido. En 2015, se informó que un fantasma basado en agar tisular era útil en el diagnóstico elastográfico por compresión del cáncer de mama. Los científicos replicaron la apariencia clínica de afecciones como el fibroadenoma y el carcinoma ductal invasivo en el seno fantasma y compararon imágenes elastográficas y ecográficas. [2]
Además, se ha informado de una receta para la formación de una mama fantasma semicomprimible con goma líquida. [4]
Referencias
- ^ a b c d e "La ' cabeza fantasma' puede que algún día elimine las conjeturas de la monitorización del electroencefalograma" . www.army.mil . Consultado el 22 de agosto de 2018 .
- ^ a b Manickam K, Reddy MR, Seshadri S, Raghavan B (octubre de 2015). "Desarrollo de un fantasma de entrenamiento para la comparación de elastografía mamaria de compresión de varios sistemas de elastografía y simulaciones numéricas" . Revista de imágenes médicas . 2 (4): 047002. doi : 10.1117 / 1.JMI.2.4.047002 . PMC 4682573 . PMID 26697511 .
- ^ a b c d e f g h yo j k l "Proyecto: Fantasmas ópticos" . omlc.org . Consultado el 22 de agosto de 2018 .
- ^ a b c d "Laboratorio de imágenes de migración de fotones" . www.nmr.mgh.harvard.edu . Consultado el 22 de agosto de 2018 .
- ^ "Sexto taller internacional sobre fantasmas humanos computacionales | 27 al 30 de agosto de 2017 en la histórica Annapolis, MD, Estados Unidos" . www.cpworkshop.org . Consultado el 22 de agosto de 2018 .
- ^ Slipher GA, Hairston WD, Bradford JC, Bain ED, Mrozek RA (6 de febrero de 2018). "Elastómeros de silicona conductora rellenos de nanofibras de carbono como interfaces bioelectrónicas suaves y secas" . PLOS ONE . 13 (2): e0189415. Código Bibliográfico : 2018PLoSO..1389415S . doi : 10.1371 / journal.pone.0189415 . PMC 5800568 . PMID 29408942 .
- ^ Hairston WD, A Slipher G, B Yu A (24 de septiembre de 2016). "Gelatina balística como un supuesto sustrato para dispositivos fantasma de EEG" . arXiv : 1609.07691 . Código bibliográfico : 2016arXiv160907691H . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ a b c d e "La investigación de EEG del estudiante de verano continúa desarrollándose en ARL | Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE. UU . " . www.arl.army.mil . Consultado el 22 de agosto de 2018 .
- ^ Richler, D; Rittel, D (1 de junio de 2014). "Sobre la prueba de las propiedades mecánicas dinámicas de las gelatinas blandas" . Mecánica experimental . 54 (5): 805–815. doi : 10.1007 / s11340-014-9848-4 .
- ^ Farrer AI, Odéen H, de Bever J, Coats B, Parker DL, Payne A, Christensen DA (16 de junio de 2015). "Caracterización y evaluación de fantasmas de gelatina que imitan tejidos para su uso con MRgFUS" . Revista de ultrasonido terapéutico . 3 : 9. doi : 10.1186 / s40349-015-0030-y . PMC 4490606 . PMID 26146557 .
- ^ Collier, TJ; Kynor, DB; Bieszczad, J .; Audette, WE; Kobylarz, EJ; Diamond, SG (2012). "Creación de un fantasma de cabeza humana para pruebas de equipos y técnicas de electroencefalografía - IEEE Journals & Magazine". Transacciones IEEE sobre ingeniería biomédica . 59 (9): 2628–34. doi : 10.1109 / TBME.2012.2207434 . PMID 22911537 .
- ^ "Patente de EE. UU. N.º US 8,480.407 B2" (emitida el 9 de julio de 2013)
- ^ Gandhi OP, Kang G (2002). "Algunos presentan problemas y un fantasma experimental propuesto para pruebas de cumplimiento de SAR de teléfonos celulares a 835 y 1900 MHz". Física en Medicina y Biología . 47 (9): 1501-18. Código bibliográfico : 2002PMB .... 47.1501G . doi : 10.1088 / 0031-9155 / 47/9/306 . ISSN 0031-9155 . PMID 12043816 .
- ^ Lazebnik M, Madsen EL, Frank GR, Hagness SC (septiembre de 2005). "Materiales fantasmas que imitan el tejido para aplicaciones de microondas de banda estrecha y ultraancha" . Física en Medicina y Biología . 50 (18): 4245–58. Código bibliográfico : 2005PMB .... 50.4245L . doi : 10.1088 / 0031-9155 / 50/18/001 . PMID 16148391 .
- ^ Tuchin VV, Bashkatov AN, Genina EA, Kochubey V, Lychagov V, Portnov SA, Trunina NA, Miller DR, Cho S (10 de febrero de 2011). "Modelo de tejido de dedo y fantasma de tejido de piel perfundido con sangre". Dinámica y fluctuaciones de la fotónica biomédica VIII . SPIE. 7898 : 78980Z. Código Bibliográfico : 2011SPIE.7898E..0ZT . doi : 10.1117 / 12.881604 .