设计和制造3D打印患者特有的软组织和骨幻象,用于CT成像
Kai Mei1, Pouyan Pasyar2, Michael Geagan2
1Department of Radiology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA, USA. kai.mei@pennmedicine.upenn.edu.
Scientific reports
|October 15, 2023
概括
这项研究介绍了用于计算机断层扫描 (CT) 扫描的3D打印患者特定幻影. 这些幻影精确地复制组织密度和纹理,提高CT在临床环境中的性能评估.
科学领域:
- 医疗成像医学成像
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 准确的患者特异性幻影对于评估计算机断层扫描 (CT) 性能至关重要.
- 现有的方法往往缺乏现实的软组织和骨结构.
- 之前的3D打印技术需要提高临床适用性.
研究的目的:
- 为CT开发患者特定的3D打印幻影,具有准确的密度和现实的纹理.
- 将软组织和骨结构纳入先前开发的3D打印方法.
- 在临床CT系统上验证这些幻影的准确性和可重现性.
主要方法:
- 使用3D打印方法 (PixelPrint) 将患者的DICOM图像转换为打印指令.
- 采用添加丝和控制的打印速度,以实现准确的Hounsfield单位 (HU) 范围和模拟衰减配置文件.
- 使用临床光谱CT扫描仪制造和扫描椎和膝盖的特定患者幻影.
主要成果:
- 3D打印的幻影在视觉纹理和对比度上与原始CT图像非常接近.
- 微型CT分析显示印刷变化最小 (±0.8%间距,±0.022毫米宽度).
- 测量的HU差异为<12HU (软组织),<15HU (骨髓) 和<514HU (皮层骨).
- 在X射线能量 (RMSE ±3~±28 HU) 中,添加的丝准确地代表了骨组织.
结论:
- 3D打印的特定患者的幻影可以扩展到包括软组织和骨结构.
- 开发的幻影保持精确的器官几何,图像纹理和衰减配置文件.
- 这项技术为提高CT性能评估和质量保证提供了一个有前途的工具.
