Biologie und Medizin

Abstrakt

Optimierung von Computertomographie-Rekonstruktionsparametern mittels additiver Fertigung

Santosh Kumar Malyala und Y Ravi Kumar

Additive Fertigung (AM) ist einer der fortschrittlichsten Fertigungsprozesse im Ingenieurwesen und wird in allen Branchen angewandt. Dieser Prozess eignet sich am besten für die Herstellung individueller Teile. Diese Technologie ist besonders für die Medizin- und Zahnmedizinbranche geeignet, wo jeder Patient eine einzigartige Anatomie hat. Cone Beam Computed Tomography (CBCT), Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRI) sind die wichtigsten Eingabedatenquellen für die medizinische AM-Software. Die medizinischen Daten werden üblicherweise im DICOM-Dateiformat (Digital Imaging and Communication in Medicine) gespeichert. Heutzutage sind die meisten CT-Scanner Mehrschichtscanner, die dabei helfen, in kürzester Zeit ein Maximum an Daten der Patientenanatomie zu erfassen. Sobald die CT-Daten erfasst sind, beginnt die Rekonstruktion der Daten. Bei der Rekonstruktion der CT-Daten spielen die Parameter Schichtdicke, Schichtinkrement und Sichtfeld eine wichtige Rolle. Ziel der aktuellen Arbeit ist es, durch Optimierung der Rekonstruktionsparameter die beste Datenqualität mit minimalen Fehlern zu erzielen. Zur Durchführung der Experimente wurden drei Rekonstruktionsparameter mit drei Ebenen berücksichtigt. Die Rekonstruktionsdaten werden mithilfe des orthogonalen L9-Arrays und des S/N-Verhältnisses (Signal-Rausch-Verhältnis) analysiert. Der Artikel erläutert auch die Bedeutung der Rekonstruktionsparameter theoretisch und validiert sie durch experimentelle Analysen, die auch in einigen Fallstudien angewendet werden. Die experimentellen Ergebnisse beweisen, dass die Schichtdicke maßgeblich für die Qualität der rekonstruierten Daten verantwortlich ist. Der Dimensionsfehler wird von 0,78 mm auf 0,65 mm reduziert. In den beiden Fallstudien werden dieselben optimalen Parameter implementiert.