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3D打印在心脏模型中的有效性

2023.02.12

现代科学的许多奇迹允许医疗专业人员和外科医生通过修复心脏问题来拯救患者,他们使用的工具继续推进先进的图像,3D打印等技术 - 有时两者结合在一起。在悉尼大学KamarulAmin Abdullah的“使用三维打印技术进行心脏成像的CT优化协议”中,进行了一项三层研究,首先是3D打印心脏模型。接下来,将其放置在Lungman体模内并进行扫描,使研究人员能够重建数据,然后进行测量和比较,以确定减少剂量的潜力。最后,评估了使用具有不同强度和“低管电压进行剂量优化研究”的算法。

模体通常用于细化图像,例如CT扫描,允许更好的优化,评估质量,以及确定在使用过程中发生的辐射剂量- 这已成为越来越受关注的问题:

“全国辐射防护和测量委员会(NCRP)最近的报告指出,CT检查对美国人口辐射剂量的贡献率为24%,自1993年以来每年增加10%,”研究人员表示。。“在澳大利亚,CT检查的辐射剂量从2006年到2012年增加了36%。因此,CT辐射剂量的增加是全球趋势,CT检查现在被认为是人口剂量的最大贡献者。”

CT扫描技术非常有用,现在广泛使用,随着辐射暴露,使用量不断增加。由于辐射影响DNA,以及在扫描过程中易受肺部和乳房影响,癌症风险是主要问题。事实上,在肺部器官剂量范围为42至91 mSv且女性乳房的器官剂量范围为50至80 mSv的情况下,20岁女性患癌症的风险为0.7,而男性患癌症风险为0.03%。 80。

暴露期间降低癌症风险是一个问题,这样做的典型方法是使用以下方法:
•管电流减少
•管电压低
•高音协议
•扫描覆盖范围限制
•铋屏蔽
•ECG控制的管电流调制
•前瞻性心电门控
•迭代重建算法


“其中,IR算法因其能够在低曝光因子下降低噪音,因而在保持图像质量的同时减少剂量而成为研究人员特别感兴趣,”研究人员表示。“目前,滤波反投影(FBP)是最广泛使用的图像重建算法,由于其鲁棒和快速的算法,可以将数据重建为CT图像。然而,FBP固有地增加图像噪声并在低曝光因子下产生伪像,因此使用IR算法。

科学家将基于幻影的剂量优化方法视为“适合”冠状动脉计算机断层扫描血管造影研究的方法。目前,使用患者数据会由于产生的辐射而引起问题,同时发现可能患有冠状动脉疾病(CAD)的足够患者。用于优化研究的典型模型是Catphan系列和美国放射学学院模型,对研究团队具有吸引力,因为它们既全面又复杂。但是,这里需要更精确的体模,并且前面提到的类型不能很好地复制所需的特征。


身体模型的一个例子是Catphan®500(The Phantom Laboratory,Salem,NY)。该体模广泛用于测试CT扫描仪的性能。幽灵包括五个模块评估图像质量;(i)CTP401用于切片宽度,感光度和像素大小,
(ii)用于线对和点源空间分辨率的CTP528,
(iv)用于子切片和上文的CTP515切片低对比度和(v)CTP486的图像均匀性。

研究人员表示,Lungman拟人胸部模型配有模仿心脏的模型,周围的结构和组织与真实患者非常相似。然而,缺乏心脏特征,仅通过一种均质材料进行模拟。“因此,可以通过用新设计的心脏插入模型替换目前的心脏插入物来解决CCTA图像特征的缺失,该模型可以提供类似于真实人类心脏的适当CCTA图像外观,”研究人员表示。他们还讨论了3D打印在幻像开发中的优势,因为研究人员已经研究了制作模仿解剖结构不同部分的模型的方法。然而,到目前为止,尚未创建Lungman模型的3D打印插页。

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