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A New Inexpensive Simulation Model for Ultrasound Assessment of Optic Nerve Sheath Diameter

Published online by Cambridge University Press:  20 February 2020

Garrett G. R. J. Johnson
Affiliation:
Department of Surgery, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada
Tomislav Jelic
Affiliation:
Department of Emergency Medicine, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada
Angela Derksen
Affiliation:
Emergency Department, Seven Oaks General Hospital, Winnipeg, Manitoba, Canada
Bertram Unger
Affiliation:
Department of Internal Medicine, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada
Frederick Zeiler
Affiliation:
Section of Neurosurgery, Department of Surgery, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada Division of Anaesthesia, Department of Medicine, University of Cambridge, Cambridge, UK
Markus Ziesmann
Affiliation:
Department of Surgery, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada
Lawrence M. Gillman*
Affiliation:
Department of Surgery, University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada
*
Correspondence to: Lawrence M. Gillman, Department of Surgery, University of Manitoba, GF439 – 820 Sherbrook Street, Winnipeg, ManitobaR3A 1R9, Canada. Email: lawrence.gillman@umanitoba.ca
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract:

Background:

Sonographic measurement of optic nerve sheath diameter (ONSD) is becoming increasingly accepted as a diagnostic modality to detect elevations in intracranial pressure. As this technique becomes more widespread, methods to address the inherent operator-dependent nature of this modality will need to be developed. We propose a novel low-cost model to accurately simulate sonographic ONSD measurement for purposes of training and assessment.

Methods:

We designed models composed of medical tubing of various diameters readily available from typical hospital supplies and suspended them in gelatin. The models were evaluated by ultrasound by three expert point-of-care sonographers using a standard linear array probe and technique proposed in the literature.

Results:

This model generates faithful simulation of the ONS that closely approximates in vivo images and can be used to produce accurate, reproducible measurements. Materials are low cost and easy to acquire and assemble.

Conclusions:

Our model provides realistic simulated images of the ONS. Through comparison of sonographic measurements to the known tube diameters, this model serves as a promising inexpensive tool to teach the method of ultrasound assessment of ONSD or as a way to determine accuracy of this novel ultrasound technology.

Résumé :

RÉSUMÉ :

Nouveau modèle de stimulation peu coûteux pour évaluer le diamètre de la gaine du nerf optique à l’aide d’ultrasons.

Contexte :

La mesure échographique du diamètre de la gaine du nerf optique est une modalité de diagnostic de plus en plus acceptée afin de détecter des élévations de la pression intracrânienne. Au fur et à mesure que cette technique se répand, il sera nécessaire de développer des méthodes permettant de tenir compte du fait que cette modalité de diagnostic dépend intrinsèquement de celui ou celle qui l’administre. À cet égard, nous voulons proposer ici un nouveau modèle pour simuler avec précision et à faible coût la mesure échographique du diamètre de la gaine du nerf optique, et ce, à des fins de formation et d’évaluation.

Méthodes :

C’est partir de fournitures hospitalières typiques que nous avons conçu des modèles de tubes médicaux de différents diamètres facilement accessibles. Pour ce faire, nous les avons suspendus préalablement dans la gélatine. Nos modèles ont été ensuite évalués à l’aide d’ultrasons par trois échographistes spécialisés disponibles dans des lieux de soins. Ils ont eu recours à une sonde standard à réseau linéaire (standard linear array probe) et se sont basés sur une technique proposée dans la littérature scientifique.

Résultats :

Nos modèles ont produit des simulations fidèles de la mesure échographique du diamètre de la gaine du nerf optique, s’approchant dans les faits étroitement des images in vivo. On a aussi pu les utiliser pour obtenir des mesures précises et reproductibles. Ajoutons enfin que le matériel utilisé, en plus d’être bon marché, est facile à acquérir et à assembler.

Conclusions :

Nos modèles fournissent en somme des images simulées réalistes de la mesure échographique du diamètre de la gaine du nerf optique. Grâce à des comparaisons effectuées avec les mesures échographiques des diamètres connus de tubes, ces modèles constituent des outils prometteurs et peu coûteux pour enseigner la méthode d’évaluation du diamètre de la gaine du nerf optique par ultrasons ou bien encore une façon de déterminer la précision de cette nouvelle technologie par ultrasons.

Information

Type
Original Article
Copyright
Copyright © 2020 The Canadian Journal of Neurological Sciences Inc.
Figure 0

Figure 1: Model making process. (A) Intravenous tubing held upright by pin and glued to the base of a coffee cup. (B) Nasogastric tube after pin is removed held upright by dried glue alone.

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Figure 2: Finished models of tubes suspended in gelatin and psyllium (A) with optional gelatin eyeball and (B) without eyeball.

Figure 2

Figure 3: Ultrasound images of model optic nerve sheaths (left) compared to in vivo human eye (right). (A) Simulation model made from 3.5 mm polyvinyl intravenous tube without gelatin globe, (B) in vivo human eye close-up of optic nerve with measurement technique highlighted. Optic nerve sheath diameter is taken 3 mm behind the globe. (C) 16 French nasogastric tube model with gelatin globe, (D) entire in vivo image of 5 mm human ONS.

Figure 3

Figure 4: Box and whisker plot of measurement error (observed minus predicted) stratified by predicted size of model optic nerve sheath diameter as measured by digital calipers. o = outlier, * = extreme outlier.