Σχεδιασμός ομοιώματος για χρήση στην κτηνιατρική απεικόνιση ακτίνων-Χ

Σχεδιασμός ομοιώματος για χρήση στην κτηνιατρική απεικόνιση ακτίνων-Χ

Αναγνώστου, Ηλίας

Σχολή Μηχανικών

Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής

Προηγμένα Συστήματα & Μέθοδοι στη Βιοϊατρική Τεχνολογία

Kalyvas, Nektarios

Σκουρολιάκου, Αικατερίνη

Michail, Christos

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

2021-04-14

2021-04-15T06:26:41Z

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.

Συντελεστής εξασθένησης

CDRAD

Pla

Μονοενεργειακές ακτινοβολίες

Σχεδιασμός oμοιώματος

Ακτίνες-Χ

3D Printing

Attenuation coefficient

Κτηνιατρική απεικόνιση

Pmma

Διαπερατότητα ομοιώματος

Phantom

X-ray

Ομοιώματα βαθμονόμησης

Veterinary

Τρισδιάστατη εκτύπωση

Autodesk Maya

Ομοίωμα

Veterinary imaging

Ελληνική γλώσσα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ - Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής - Μεταπτυχιακές διπλωματικές εργασίες - Προηγμένα Συστήματα & Μέθοδοι στη Βιοϊατρική Τεχνολογία

Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.el

Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής (ΠΑ.Δ.Α.)

Πολυνόη - Ιδρυματικό Αποθετήριο Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Μεταπτυχιακές διπλωματικές εργασίες - Προηγμένα Συστήματα & Μέθοδοι στη Βιοϊατρική Τεχνολογία

Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής