Σχεδίαση ομοιώματος ελέγχου χαμηλής αντίθεσης για χρήση σε απλά ακτινολογικά συστήματα και αξονικό τομογράφο
Design of a low contrast phantom for use in X-ray and computed tomography imaging
Λέξεις-κλειδιά
Ομοιώματα ; Ποιότητα εικόνας ; Υπολογιστική τομογραφία ; Ακτινογραφία ; Tinkercad ; 3D εκτύπωσηΠερίληψη
Η χρήση τρισδιάστατων εκτυπωτών για την κατασκευή ομοιωμάτων βαθμονόμησης αναδεικνύεται κρίσιμη για την αξιολόγηση ποιότητας εικόνας στον τομέα της ιατρικής απεικόνισης. Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές επιτρέπουν την κατασκευή φυσικών μοντέλων που αντιπροσωπεύουν ανατομικές δομές ή παθολογίες, προσφέροντας έναν πραγματικό τρόπο να εκτιμηθεί η απόδοση διάφορων μεθόδων απεικόνισης. Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές επιτρέπουν την ακριβή αναπαράσταση των πολύπλοκων ανατομικών δομών, επιτρέποντας στους ερευνητές και τους ιατρούς να δημιουργήσουν προσαρμοσμένα ομοιώματα που αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες παθολογίες ή συνθήκες. Αυτό είναι κρίσιμο για τη βαθμονόμηση συστημάτων απεικόνισης, καθώς παρέχει ένα αξιόπιστο περιβάλλον για την αξιολόγηση της ακρίβειας και της αποτελεσματικότητας των διαφόρων τεχνικών. Η δυνατότητα να δημιουργούνται πραγματικά φυσικά μοντέλα επιτρέπει επίσης την εξατομίκευση της βαθμονόμησης, λαμβάνοντας υπόψη τις διακυμάνσεις στην ανθρώπινη ανατομία. Αυτό βελτιώνει την ακρίβεια των αξιολογήσεων και συνεισφέρει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών τεχνικών απεικόνισης.
Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν ο σχεδιασμός και η κατασκευή τρισδιάστατου ομοιώματος βαθμονόμησης για την αξιολόγηση της ποιότητας εικόνας σε συστήματα ακτινογραφίας και αξονικής τομογραφίας. Πιο συγκεκριμένα, για τον σχεδιασμό του ομοιώματος χρησιμοποιήσαμε το πρόγραμμα Tinkercad και στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε η τρισδιάστατη εκτύπωση του, όπου χρησιμοποιήσαμε PLA ως κατάλληλο υλικό, καθώς παρουσιάζει ισοδύναμη απορροφητικότητα στις ακτίνες-Χ με το PMMA. Το ομοίωμα που σχεδιάστηκε είχε κυλινδρικό σχήμα με γεωμετρικές διαστάσεις 20x20x4 εκατοστά, ενώ στο εσωτερικό του κυλίνδρου προβλέπεται η ύπαρξη οπών με διαφορετικό βάθος και διάμετρο από τις υπόλοιπες οπές που τον αποτελούν. Στην συνέχεια, πραγματοποιήθηκε κατάλληλη θεωρητική μελέτη όσον αφορά την διαπερατότητα του ομοιώματος κατά την έκθεση του σε ακτίνες Χ χρησιμοποιώντας μονοενεργειάκες ακτινοβολίες και την αντίθεση εικόνας. Επίσης, πραγματοποιήθηκε μία ακόμη θεωρητική μελέτη όπου υπολογίσαμε τις τιμές των συντελεστών εξασθένησης του υλικού, καθώς και τους αριθμούς υπολογιστικής τομογραφίας. Το ομοίωμα αυτό ακτινοβολήθηκε σε ακτινογραφικό σύστημα, ωστόσο οι πειραματικές τιμές διαφέρουν. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ομοίωμα περιλαμβάνει εσωτερικά πλέγμα, κάτι που επιφέρει διαφοροποίηση στα αποτελέσματα σε σχέση με τη θεωρητική μελέτη που πραγματοποιήθηκε για συμπαγές υλικό.
Τέλος, η παρούσα διπλωματική εργασία περιλαμβάνει μια σφαιρική βιβλιογραφική ανασκόπηση χρησιμοποιώντας την επιστημονική βάση δεδομένων PubMed, κατά την οποία εξετάστηκαν σχετικά άρθρα και έρευνες που αφορούν το θέμα της εργασίας. Η ανασκόπηση αυτή επικεντρώθηκε σε επιστημονικές δημοσιεύσεις που έχουν πραγματοποιηθεί σε σχετιζόμενους τομείς, προσφέροντας έναν πλήρες επιστημονικό υπόβαθρο για την ανάπτυξη της παρούσας εργασίας.
Περίληψη
The use of three-dimensional printers for constructing calibration phantoms is crucial in assessing image quality in the field of medical imaging. Three-dimensional printers allow the creation of physical models representing anatomical structures or pathologies, offering a tangible way to evaluate the performance of various imaging modalities. These printers enable precise representation of complex anatomical structures, allowing researchers and doctors to create customized phantoms corresponding to specific pathologies or conditions. This is critical for the calibration of imaging systems as it provides a reliable environment for assessing the accuracy and effectiveness of different imaging techniques. The ability to create real physical models also allows for the personalization of calibration, taking into account variations in human anatomy. This enhances the accuracy of evaluations and contributes to the development of more effective imaging techniques.
The objective of this thesis was the design and construction of a three-dimensional calibration phantom for assessing image quality in radiography and computed tomography systems. Specifically, for the design of the phantom, we utilized the Tinkercad program, followed by the three-dimensional printing process using PLA as the suitable material, given its equivalent X-ray absorption to PMMA. The designed phantom had a cylindrical shape with geometric dimensions of 20x20x4 centimeters. Inside the cylinder, there were holes with different depths and diameters compared to the rest of the holes that constitute it. Subsequently, a theoretical study was conducted regarding the permeability of the phantom when exposed to X-rays, using monoenergetic radiations and image contrast. Additionally, another theoretical study was performed to calculate the attenuation coefficients of the material and the numbers for computed tomography. Although the phantom was radiographed in an X-ray system, the experimental values differed. This is attributed to the inclusion of an internal grid in the phantom, leading to variations in results compared to the theoretical study conducted for a solid material.
Finally, this thesis includes a comprehensive literature review using the scientific database PubMed, in which relevant articles and research related to the thesis topic were examined. This review focused on scientific publications conducted in related fields, providing a complete scientific background for the development of this work.
Αριθμός σελίδων
72Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Μηχανικών ΒιοϊατρικήςΓλώσσα
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