Развитие пациента

Jun 03, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 3941 (2023) Цитировать эту статью

689 доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

Проверка точности программного обеспечения для количественного анализа изображений компьютерной томографии (КТ) является очень сложной задачей. Поэтому мы предложили фантом для компьютерной томографии, который точно отображает анатомические структуры конкретного пациента и случайным образом объединяет различные поражения, включая болезнеподобные структуры и поражения различных форм и размеров, с использованием силиконового литья и трехмерной (3D) печати. Шесть узелков различной формы и размера были случайным образом добавлены к смоделированным легким пациента, чтобы оценить точность программного обеспечения для количественного анализа. С помощью силиконовых материалов были реализованы интенсивности КТ, подходящие для поражений и паренхимы легких, а их значения в единицах Хаунсфилда (HU) были оценены на КТ-сканировании фантома. В результате, на основании компьютерной томографии модели фантома, измеренные значения HU для нормальной паренхимы легкого, каждого узла, фиброза и эмфизематозных поражений находились в пределах целевого значения. Ошибка измерения между стереолитографической моделью и фантомами, напечатанными на 3D-принтере, составила 0,2 ± 0,18 мм. В заключение отметим, что использование 3D-печати и силиконового литья позволило применить и оценить предлагаемый фантом для компьютерной томографии для проверки точности программного обеспечения для количественной оценки на компьютерных изображениях, которое можно применить для количественной оценки на основе компьютерной томографии и разработки биомаркеров визуализации. .

Использование количественной компьютерной томографии (КТ) для диагностики заболеваний легких расширяется с каждым днем ​​и применяется при различных заболеваниях легких. В частности, из-за вспышки коронавирусной болезни-2019 увеличилось количество исследований, связанных с заболеваниями легких, и большинство исследований проводится с использованием компьютерной томографии1,2,3.

Проверка коррекции интенсивности и количественного измерения КТ-изображений является очень важной темой. Хотя в прошлом были разработаны различные типы фантомов для компьютерной томографии, разработка фантомов для компьютерной томографии грудной клетки, специфичных для пациентов и заболеваний, имеет ограничения. Тем не менее, многие исследования были сосредоточены на изготовлении фантомов КТ-изображений для калибровки интенсивности КТ-изображений и проверки точности программного обеспечения для количественных измерений. В частности, возможна трехмерная (3D) печать с учетом особенностей пациента и заболевания по сравнению с существующими технологиями обработки, а также можно быстро создавать прототипы сложных конструкций. 3D-печать позволяет применять различные модели в сфере медицинской помощи, например, в сфере образования и хирургического руководства4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. Во многих исследованиях также проводилось изготовление фантомов для количественной оценки изображений14,15. Хонг и др. разработали фантом для визуализации легких, специфичный для заболевания, с помощью 3D-печати16. Шин и др. использовали 3D-печать для разработки воспроизводимого деформируемого фантома легкого с напечатанными на 3D-принтере дыхательными путями17. Хазелаар и др. создали фантом для оценки качества рентгеновского изображения и метода проверки положения для лучевой терапии, который очень похож на реального пациента18. Кайрн и др. разработали фантом, используя материал, совместимый с тканями, с помощью одного 3D-принтера19. Филиппу и др. создал усовершенствованный фантом, используя различные медицинские изображения20. Несмотря на то, что были разработаны различные типы фантомов для конкретных пациентов и заболеваний, разработка стандартного фантома для визуализации, который мог бы определять точность измерений каждого фантома для визуализации, остается сложной задачей.

Интенсивность КТ грудной клетки отражает различные анатомические объекты, включая дыхательные пути, паренхиму легких, жиры, мягкие ткани и кости. Кроме того, в паренхиме легких могут развиваться поражения различной формы. Однако количественная КТ зависит от таких факторов, как протоколы визуализации, параметры реконструкции, движение пациентов и артефакты КТ, за исключением интенсивности КТ. Следовательно, надежность количественной КТ грудной клетки следует оценивать с использованием фантома для визуализации, специфичного для пациента и заболевания. Целью данного исследования было изготовление фантома для компьютерной томографии грудной клетки, отражающего интенсивность КТ различных поражений легких, с использованием технологии 3D-печати и силиконового литья, а также оценка точности его количественной оценки.