Progettazione e validazione preliminare di un phantom epatico ecografabile per training chirurgico

The use of medical phantoms, i.e. high-fidelity anatomical simulators, is a very important tool for surgical training. Their use not only optimises surgery times and the development of minimally invasive techniques in a safe and controlled environment, but also reduces the learning curve for surgeons. Liver surgery and ultrasound are intrinsically linked. The use of this technique is essential for mapping blood vessels and lesion margins during surgery, thus allowing the surgeon to perform a safe and effective operation. This thesis therefore focuses on the design of an ultrasound-compatible liver phantom, which does not necessarily reflect the mechanical properties of the liver but which, when subjected to ultrasound, allows the structures and/or lesions contained within it to be seen. Liver phantoms, documented in the literature and characterised by good echogenicity, are often made of hydrogel or water-based and gelatinous compounds and therefore have significant limitations in terms of degradation due to both poor thermal stability and bacterial proliferation. The following thesis therefore illustrates the design, construction and preliminary validation of an ultrasound-compatible phantom made of Candle Gel and Ballistic Gel, designed to overcome these critical issues while maintaining low production costs and rapid synthesis times.

L’utilizzo di phantom medici, ossia di simulatori anatomici ad alta fedeltà, rappresenta uno strumento di grande importanza per il training chirurgico. Il loro impiego, infatti, non solo ottimizza le tempistiche di intervento e lo sviluppo di tecniche mini-invasive in un ambiente sicuro e controllato, ma permette anche una riduzione della curva di apprendimento dei chirurghi. La chirurgia epatica e l’ecografia sono intrinsecamente connesse tra loro. L’impiego di questa tecnica è fondamentale per mappare, in sede operatoria, vasi sanguigni e margini lesionali, permettendo quindi un intervento sicuro ed efficace. Il presente lavoro di tesi si concentra sulla progettazione di un phantom epatico ecografabile, che non necessariamente rispecchi le proprietà meccaniche del fegato, ma che consenta, se sottoposto a ecografia, la visione delle strutture e/o lesioni in esso contenute. I phantom epatici, documentati in letteratura e caratterizzati da una buona ecogenicità, sono spesso realizzati in idrogel o composti a base acquosa e gelatinosa e quindi presentano importanti limitazioni sulla degradazione legate sia alla scarsa stabilità termica, sia alla proliferazione batterica. Il seguente lavoro di tesi illustra quindi la progettazione, la realizzazione e una preliminare validazione di un phantom epatico ecografabile in Candle Gel e Gel Balistico, ideato per superare queste criticità, mantenendo però un basso costo di produzione, oltre che rapide tempistiche di sintesi.