Σχεδίαση ομοιώματος ελέγχου χαμηλής αντίθεσης για χρήση σε απλά ακτινολογικά συστήματα και αξονικό τομογράφο

Abstract

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.