Μελέτη και σχεδιασμός ομοιώματος ποιότητας εικόνας απεικόνισης άκρων ιπποειδούς με ακτίνες-Χ
Study and desing of an image quality phantom for equine lower limb X-ray radiography
Λέξεις-κλειδιά
Ομοίωμα ; Ποιότητα εικόνας ; Κτηνιατρική ; Άκρα ιπποειδών ; Ακτινογραφική απεικόνιση ; Tinkercad ; 3D εκτύπωσηΠερίληψη
Στην διαγνωστική απεικόνιση, η χρήση ομοιωμάτων παίζει καθοριστικό ρόλο για την αξιολόγηση
των διάφορων συστημάτων με σκοπό την εύρυθμη λειτουργία τους. Στα ακτινογραφικά
συστήματα, η συμβολή των ομοιωμάτων είναι υψίστης σημασίας καθώς έτσι αποφεύγεται ο
κίνδυνος έκθεσης του οργανισμού σε περιττή ακτινοβολία. Πλέον, η ψηφιακή ακτινογραφική
απεικόνιση απαντάται όλο και πιο συχνά στον τομέα της κτηνιατρικής. Κατά την ακτινογραφική
απεικόνιση δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην συγκράτηση και τη σωστή τοποθέτηση των ζώων.
Αυτό είναι αναγκαίο ώστε να ληφθούν ποιοτικές ακτινογραφίες χωρίς να γίνουν περιττές
ακτινοβολήσεις. Στις περιπτώσεις μεγάλων ζώων, για την ασφάλεια των συνοδών που τα
συγκρατούν, ο εξοπλισμός ακτινοπροστασίας είναι απαραίτητος.
Στόχος της παρούσας μελέτης είναι ο σχεδιασμός ενός ομοιώματος ποιότητας εικόνας για
απεικόνιση των άκρων των ιπποειδών με ακτίνες-Χ. Καθώς οι περισσότεροι τραυματισμοί των
ιπποειδών βρίσκονται στα άκρα τους ,η ακριβής ακτινογράφηση τους είναι απαραίτητη. Ο
σχεδιασμός του ομοιώματος έγινε με χρήση του προγράμματος τρισδιάστατης (3D)
μοντελοποίησης Autodesk Tinkercad. Το αρχικό ομοίωμα που σχεδιάστηκε έχει την μορφή του
κάτω μέρους του ποδιού του ιπποειδούς με τις εσωτερικές δομές να είναι τα οστά, οι τένοντες
και οι σύνδεσμοι. Λόγω της πολυπλοκότητας, του μεγέθους και της πολύ ακριβής τεχνικής που
θα χρειαζόταν να γίνει η εκτύπωση του, σχεδιάστηκαν άλλα δυο ομοιώματα πιο απλοποιημένα.
Οι διαστάσεις και η δομή του τελικού ομοιώματος, διαμορφώθηκαν ανάλογα, ούτως ώστε να
μπορούμε να εξετάσουμε την ποιότητα της εικόνας και να είναι οικονομικά δυνατή η
τρισδιάστατη (3D) εκτύπωση του. Πιο συγκεκριμένα, σχεδιάστηκαν εσωτερικά τρεις σφαίρες
αέρα διαφορετικών διαστάσεων για την μέτρηση της διακριτικής ικανότητας χαμηλής αντίθεσης
και μια εσοχή όπου θα υποδέχεται ένα resolution bar pattern για την μέτρηση της διακριτικής
ικανότητας υψηλής αντίθεσης. Το τελικό ομοίωμα που εκτυπώσαμε είναι από PLA και έχει πλάτος
11cm, ύψος 13cm και πάχος 10cm, συμπεριλαμβανομένης μιας εσοχής πλάτους 5cm και πάχους
1cm.
Επίσης, έγινε η κατάλληλη θεωρητική μελέτη αντίθεσης εικόνας ώστε να δούμε πως αναμένεται
να είναι η απεικόνιση, κατά την αλληλεπίδραση των ακτίνων- Χ , σε διάφορες μετατοπίσεις από
το κέντρο των σφαιρών αέρα δηλαδή στα διαφορετικά πάχη του ομοιώματος. Οι συντελεστές
εξασθένησης του PLA και του αέρα υπολογίστηκαν με χρήση του προγράμματος XMUDAT. Τα
αποτελέσματα της θεωρητικής μελέτης δείχνουν ότι υπάρχει διαβάθμιση της αντίθεσης
εσωτερικά των σφαιρών αέρα του ομοιώματος, με την αντίθεση να βρίσκεται σε μεγαλύτερες
τιμές στο κέντρο τους και σταδιακά να μειώνεται, μέχρι να μηδενιστεί, προς στα τοιχώματα τους.
Λόγω αδυναμίας εκτύπωσης μίας συμπαγούς κατασκευής, το ομοίωμα έχει εσωτερικά πλέγμα,
που περιλαμβάνει αέρα. Το ομοίωμα αυτό ακτινοβολήθηκε σε ψηφιακό ακτινογραφικό σύστημα
όμως οι πειραματικές τιμές διαφέρουν καθώς το ομοίωμα έχι εσωτερικά πλέγμα, πράγμα που
καθιστά τα αποτελέσματα μας διαφορετικά από την θεωρητική μελέτη όπου είχε γίνει για
συμπαγές υλικό. Επιπλέον η εργασία συνοδεύεται από εγχειρίδιο χρήσης του ομοιώματος για τον
έλεγχο ποιότητας της εικόνας και πειραματικές μετρήσεις από την ακτινοβόληση του
ομοιώματος.
Περίληψη
In Diagnostic Imaging, the use of phantoms has a critical role for the evaluation of variousradiology
systems for their proper functionality. In X-ray systems, the contribution of the phantoms is
paramount as this avoids the risk of exposing the body to unnecessary radiation. Nowadays, digital
radiography is becoming more and more common in the field of veterinary medicine. During the
radiographic examination, special attention is paid to the restrait and the correct positioning of
the animals. This is of great importance in order to obtain quality radiographs without unnecessary
radiation. In the case of large animals, for the safety of the attendants holding them, radiation
protection equipment is necessary.
The aim of this thesis is to design an image quality phantom for X-ray imaging of equidae limbs. As
most equine injuries are on their limbs, accurate x-rays are essential. The model of the phantom
was designed using the Autodesk Tinkercad 3D modeling program. The original phantom that was
designed is in the form of the lower part of the equine foot with the internal structures being
bones, tendons and ligaments. Due to the complexity, the size of the phantom and the very precise
technique that would need to be printed, two more phantoms were created with simpler design.
The dimensions and the structure of the final phantom were adjusted accordingly, so that we can
examine the quality of the image and its 3D print to be, economically, feasible. More specifically,
three air spheres of different dimensions were designed internally for the measurement of low
contrast resolution and an alcove where we can input a resolution bar pattern for the
measurement of high contrast resolution. The final phantom that was printed is made of PLA and
has a width of 11cm, a hight of 13cm and a thickness of 10 cm, including an alcove and 5cm wide
and 1cm thick.
Furthermore, the appropriate theoretical Image contrast study was performed to see how the
imaging is expected to be, during the X-ray interaction, at different displacements from the centre
of the air spheres, ie for the different thicknesses of the phantom. PLA and air attenuation
coefficients were calculated using the XMUDAT program. The results of this theoretical study show
that there is a degree of contast inside the air spheres of the phantom, with the contrast being at
higher values in their center and gradually decreasing, until zero, towards their walls. Due to the
inability of printing a solid construction, the phantom has an internal infill, which includes air. This
phantom was irradiated on a digital radiographic system but the experimental values differ as the
phantom has an internal infill, which makes our results different from the theoretical study where
it was done for solid stracture. In addition, the thesis is accompanied by a user manual of the
phantom for image quality control and experimental measurements from the irradiation of the
phantom
Αριθμός σελίδων
88Σχολή
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