Σχεδιασμός ομοιώματος για χρήση στην κτηνιατρική απεικόνιση ακτίνων-Χ
A phantom design for veterinary X-ray imaging
Λέξεις-κλειδιά
Phantom ; X-ray ; Veterinary ; CDRAD ; 3D Printing ; Ομοίωμα ; Ακτίνες-Χ ; Pla ; Pmma ; Autodesk Maya ; Attenuation coefficient ; Μονοενεργειακές ακτινοβολίες ; Ομοιώματα βαθμονόμησης ; Veterinary imaging ; Κτηνιατρική απεικόνιση ; Συντελεστής εξασθένησης ; Διαπερατότητα ομοιώματος ; Τρισδιάστατη εκτύπωση ; Σχεδιασμός oμοιώματοςΠερίληψη
Στο τομέα της ιατρικής απεικόνισης χρησιμοποιούνται ειδικά σχεδιασμένα αντικείμενα τα οποία ονομάζονται ομοιώματα (phantoms). Τα ομοιώματα σαρώνονται ή απεικονίζονται με σκοπό την αξιολόγηση, ανάλυση και βελτιστοποίηση της απόδοσης των διάφορων τρόπων απεικόνισης. Η συμβολή τους είναι χρήσιμη και για την αποφυγή ενός ζωντανού οργανισμού σε περιττή έκθεση ακτινοβολίας. Υπάρχουν δύο κατηγορίες ομοιωμάτων: τα ανθρωπομορφικά ομοιώματα και τα ομοιώματα βαθμονόμησης.
Η ψηφιακή απεικόνιση αυξάνεται διαρκώς στην κτηνιατρική και η χρήση της ακτινοβολίας απαιτεί ευθύνη για τη διατήρηση της υψηλής ποιότητας εικόνας. Η συγκράτηση και η τοποθέτηση των ζώων με σωστό τρόπο είναι εξίσου σημαντική ώστε να ληφθούν ποιοτικές ακτινογραφίες. Για αυτούς του λόγους ένας μεγάλος αριθμός ομοιωμάτων χρησιμοποιούνται ευρέως με σκοπό τη βελτιστοποίηση της ποιότητας της εικόνας. Στόχος της παρούσας μελέτης είναι να δημιουργήσουμε ένα τρισδιάστατο ομοίωμα ζώου, το οποίο θα περιγράφει τον απαιτούμενο ζωικό όγκο, ιδανικό για χρήση στην κτηνιατρική απεικόνιση με ακτίνες-Χ,
Η επιστήμη της τρισδιάστατης εκτύπωσης ενός ομοιώματος αποτελείται από τρία βασικά στάδια: το σχεδιασμό του αντικειμένου από το χρήστη, την εκτύπωση του και την τελειοποίηση ή διόρθωση τυχόν ατελειών του. Για το σχεδιασμό του ομοιώματος χρησιμοποιήσαμε το λογισμικό πρόγραμμα Autodesk Maya. Το ομοίωμα θα έχει την μορφή ζώου όπου στο κάτω μέρος του σώματός του θα σχεδιάσουμε μια εσοχή. Η εσοχή θα είναι συγκεκριμένων διαστάσεων και εκεί θα τοποθετείται το ομοίωμα CDRAD κατά την διαδικασία της απεικόνισης με ακτίνες-Χ. Το CDRAD ομοίωμα θα χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση των επιθυμητών ακτινογραφικών εικόνων και για τον ποιοτικό έλεγχο της τελικής απεικόνισης, δίνοντας βάσει στην αντίθεση και στη λεπτομέρεια της απεικονιζόμενης περιοχής. Για την εκτύπωση, λάβαμε υπόψιν διάφορους παράγοντες, όπως οι διαστάσεις του τελικού ομοιώματος, η περιοχή ενδιαφέροντος (ROI), το κόστος και το υλικό εκτύπωσης.
Το ομοίωμα που σχεδιάστηκε έχει μήκος 715 cm, πλάτος 1180 cm και πάχος 83 cm. Η περιοχή εκτύπωσης που επιλέχθηκε είναι μόνο το σώμα του ζώου, διότι αυτή είναι η περιοχή που επιθυμούμε να απεικονίσουμε και στην συνέχεια να μελετήσουμε. Το τελικό ομοίωμα που εκτυπώσαμε έχει μήκος 30 cm, πλάτος 36 cm και πάχος 7,9 cm. Το υλικό που επιλέξαμε για την εκτύπωσή του είναι το PLA. Για την επιλογή του υλικού λάβαμε υπόψιν ως βασικό κριτήριο την απορροφητικότητα του υλικού εκτύπωσης στην ακτινοβολία σε σχέση με την απορροφητικότητα της ακτινοβολίας του υλικού PMMA, όπου είναι φτιαγμένο το ομοίωμα CDRAM, σε συνδυασμό με τη τιμή του υλικού, τον χρόνο εκτύπωσης του, τη δυνατότητα και την ευκολία εκτύπωσης του, καθώς και τις χημικές και μηχανικές ιδιότητες του. Τέλος, λόγω της πανδημίας SARS-CoV-2 (COVID 19) δεν ήταν δυνατή η ακτινοβόληση του ομοιώματος έχοντας ένα φάσμα ακτινοβολίας, για αυτό το λόγω μετά την κατασκευή του ομοιώματος πραγματοποιήθηκε μια θεωρητική μελέτη όσον αφορά την διαπερατότητα του ομοιώματος κατά την έκθεση του σε ακτίνες-Χ χρησιμοποιώντας μονοενεργειακές ακτινοβολίες για δύο διαφορετικά πάχη ομοιώματος.
Περίληψη
The phantom is a specially designed object that is scanned or is represented in the field of the medical imaging so as to evaluate, analyze and optimize the performance of various ways of imaging. Its contribution is also useful for avoiding a living organism in unnecessary radiation exposure. There are two categories of phantoms; anthropomorphic phantoms and calibration phantoms.
Digital radiography is constantly evolving especially in the veterinary field and the use of radiation requires responsibility in order to maintain the high quality of the image. Restraining and positioning of animals are important so as to get quality x-rays. For this particular reason, a large amount of phantoms is utilized to optimize image quality. The purpose of the present study is to create a three-dimensional animal phantom for the utilization of X-ray in the veterinary field, which will describe the required amount of animal volume.
The science of three-dimensional (3D) printing consists of three phases: 1) the design of the object by the user, 2) the printing and 3) the insurance of the delicacy of each part of the phantom. In order to design the phantom, the Autodesk Maya program has been used. The presented phantom will have the shape of an animal where in the lower part of it, it will be designed as an hole. This hole will be of specific dimensions and this is where the CDRAD phantom will be displayed during the process of the imaging with the use of X-ray. The CDRAD phantom will be used to obtain the desired radiographic imaging and for the quality control of the final image, based on the contrast and detail of the imaging area. For the purpose of the presented printing, various factors have been taken into account such as the dimensions of the final phantom, the area of interest as well as the cost of the printing material.
The phantom that has been designed a length of 715 cm, a width of 1180 cm, and a thickness of 83 cm. The area chosen to be printed is only the body of the animal, due to the fact that this is the desired area that we wanted to visualize and study. The final phantom that has been printed has a length of 30 cm, a width of 36 cm, and a thickness of 7.9 cm.
The material that has been chosen for its print is the PLA. For the selection of the material, it has been taken into account as a basic criterion the radiation absorption of the material that would be used for the printing in relation to the radiation absorption of the PMMA material, that the CDRAM phantom is made of, in a combination of both the price and the time that is required for the printing as well as its chemical and mechanical properties. Finally, due to the SARS-CoV-2 pandemic (COVID 19) it was not possible to image the phantom with a spectrum of radiation. For this reason, after the construction of the phantom a theoretical study was carried out regarding the permeability of the phantom during its exposure to X-rays using mono-energetic radiation for two different thickness measures of the phantom.
Αριθμός σελίδων
88Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Μηχανικών ΒιοϊατρικήςΤίτλος Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών
Προηγμένα Συστήματα & Μέθοδοι στη Βιοϊατρική ΤεχνολογίαΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές