9965379749

razowania TK 0,87mm).

W Polsce prace nad medycznymi zastosowaniami technologii RP prowadzone są na Politechnice Krakowskiej (K. Karbowski i wsp. - inżynieria rekonstrukcyjna w projektowaniu protez do kranioplastyki [15], metodyka pomiarów obiektów zobrazowanych za pomocą tomografii komputerowej [2]), Politechnice Warszawskiej (K, Skalski i wsp. - projektowanie indywidualnych endoprotez oraz planowanie zabiegów ich wszczepiania z wykorzystaniem modelu ste-reolitograficznego [9]) oraz na Politechnice Wrocławskiej (E. Chlebus, B. Dybała i wsp. - opracowanie metod służących rozszerzeniu medycznych zastosowań modelowania komputerowego i technologii RP [2]).

Że względu na specyfikę proponowanej metody bardzo trudno jest porównać przedstawione własne wyniki z rezultatami uzyskanymi w czasie badań innych, wyżej wymienionych autorów. Wyniki te dotyczą zupełnie innego pola zastosowań, ponieważ diagnostyka obrazowa skupia się głównie na danych rastrowych, a w modelowaniu medycznym mamy do czynienia z wektorową prezentacją danych. Dlatego też modeli wektorowych wygenerowanych na podstawie obrazów rastrowych nie można w sposób bezpośredni odnieść do danych źródłowych jakimi są obrazy rastrowe TK. Istniejące opracowania literaturowe skupiają się na określeniu dokładności gotowego modelu medycznego, a właściwie określeniu błędów odwzorowania punktów charakterystycznych na modelu, łatwych do identyfikacji zarówno w modelu wektorowym jak i obrazach rastrowych [9,14], bez jednoznacznego określenia wpływu samego obrazowania TK na dokładność modelu, przedstawionego w pracy własnej. W przypadku analizy obrazów rastrowych TK narzędziem umożliwiającym zgrubne określenie wymiarów liniowych i kątowych są narzędzia ekranowe takie jak np. linijka ekranowa. Służą one jednak do przybliżonego określenia wymiarów diagnozowanych tkanek oraz obszarów zmian patologicznych (długość, pole powierzchni, objętość obszaru Roi).

Ze względu na fakt, że metody kalibracji oraz autokalibracji tomografów komputerowych w medycznej diagnostyce obrazowej jako standardowe metody minimalizacji błędów obrazowania TK zostały bardzo szeroko opisane w literaturze [8, 11] oraz dokumentacji technicznej urządzeń, w niniejszej pracy zostały one pominięte jako oczywiste i ogólnie wiadome.

Należy zauważyć, że proces skanowania TK sam w sobie, może być istotnym źródłem błędów modelowania medycznego (błędy pomiarowe dochodzące do 1 mm), w szczególności w przypadku braku doboru optymalnych parametrów skanowania i rekonstrukcji (protokołu dedykowanego dla celów modelowania medycznego). Z tego też powodu przetwarzanie danych tomograficz-nych jest zagadnieniem niezwykle istotnym dla wykonywania modeli medycznych technikami szybkiego prototypowania.

Szczególnie istotnym czynnikiem determinującym dokładność odwzorowania modelu wektorowego danej tkanki na podstawie zbioru obrazów rastrowych jest problem precyzyjnego określenia granicy gęstości HU dla obrazowanych tkanek. Zafałszowania wartości HU (szczególnie na krawędziach obrazowanych obiektów) związane sąz niedoskonałością algorytmów rekonstrukcji. Należy zaznaczyć, że granice gęstości HU odwzorowania poszczególnych tkanek są podawane w literaturze jako przedziały liczb i mogą się różnić w pewnym zakresie dla różnych urządzeń diagnostycznych TK. Możliwość dokładnego określenia granicy gęstości HU pomiędzy różnymi tkankami dla całego zbioru obrazów jak również redukcja artefaktów obrazowych i innych błędów obrazowania w obrazach rastrowych TK (np. tzw. artefakt utwardzania wiązki, ang. beam hardening artifacts) są kluczowymi zagadnieniami w dalszym rozwoju metody. Efektywną techniką detekcji krawędzi dającą powtarzalne wyniki na różnych obrazach jest metoda analizy luminancji stosowana w systemach widzenia maszynowego [2].

Przedstawiona praca własna potwierdza występowanie błędów pomiarowych w procesie akwizycji techniką TK oraz niedokładność wykonania modeli. Uzyskana wartość maksymalnego błędu pomiarowego (0,87 mm) jest zbliżona do wartości (1 mm) określonej podczas realizacji projektu Phidias [4].

W ten sposób wdrożono w warunkach polskich procedurę kontrolną, jaka winna być przeprowadzana w ośrodkach wytwarzających modele medyczne metodami szybkiego prototypowania.

Wnioski

1.    Sam proces akwizycji TK jest źródłem błędów pomiarowych, co jest niezwykle istotne w przypadku wykonywania modeli medycznych technikami szybkiego prototypowania, w oparciu o dane uzyskane w wyniku skanowania TK.

2.    W celu zapewnienia wysokiej jakości wytwarzania modeli medycznych technikami szybkiego prototypowania, należy przeprowadzić pomiary dokładności zaproponowaną metodą dla każdego skanera TK wykorzystywanego do uzyskania danych będących podstawą wykonania modelu.

1.    Dybała B., Chlebus E., Kollnka P.: Rapid Prolotyping Technologies in Manufacturing Indi-vidual Medical Implants. Oficyna Wydawnicza

2.    Karbowski K„ Urbanik A., Chrzan R.: Measuring methods of objects in CT images. PJR 2009,74,64.

3.    Kopp A.F., Klingenbeck-Regn K„ Heuschmid M.

et al.: Multislice Computed Tomography: Basic Prin-dples and Cinical Applications. Electromedica 2000,

4.    Materialise: The Phidias NetWork: Materialise 2009,

5.    Miechowicz S„ Sobolak M.: The adjustment and calibration of SLA250 Rapid Prototyping machinę. Prace Naukowe Instytutu Technologii Maszyn i Auto-matyzaąi Politechniki Wrocławskiej 2004,85,229.

6.    Montani C, Scateni R., Scopigno R.: Discretized Marching Cubes. Wsualization 1994,11,281.

7.    Petzold R„ Zeilhofer H.F., Kalender W.A.: Rapid pro-totyping technology in mediane - basie and ap-plications. Comput Med. Imaging Graphics 1999, 23,277.

8.    Rumiński J.: Rentgenowska tomografia komputerowa. W: Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000, Obrazowanie medyczne, s. 241-304, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2003.

9.    Skalski K., Werner A., Lechniak Z., Kędzior K.: Design and Manufacture of Anatomical Humań Hip Joint Endoprosthesis using CAD/CAM Systems. J. of Materials Processing Technology 2000,107,181.

10.    Taylor T.D., Agar J.R., Vogiatzi T.: Implant Pros-thodontics: Current Perspective and Futurę Direc-tions. Int. J. Orał Maxillofac. Implants 2000,15,66.

11.    Tołwiński J„ Gwiazdowska B„ Pruszyński A., Fabiszewska E.: Opracowanie metody pomiaru rozdzielczości w obrazach KT. Centrum Onkologii, Warszawa 1994.

12.    Udupa J.K.: Computer Aspects of 3D Imaging in Medictne. CRC Press Inc., Boca Raton 1991.

13.    Wei S., Pallavi L: Recent development on Computer aided tissue engineering - a review. Computer Methods and Programs in Biomedicine 2002, 67, 85.

14.    Winder J„ Cooke R.S., Gary J. et al.: Medical rapid prototyping and 3-D CT in the manufac-ture of cus-tom madę cranial titanium plates. J. Med. Eng. Technol. 1999,32,26.

15.    Zarzycki K„ Karbowski K„ Chrzan R„ Urbanik

A.: Rekonstrukcja kości twarzowo-czaszkowych w systemie Catia v5. Przegląd mechaniczny 2008,7-

299

Przegląd Lekarski 201016114