Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Manufacturing phantom for computed tomography by 3D printing technique

Magdalena Cendrowska

Abstract

The 3D printing technique is a method of creating three – dimensional objects in real world. In recent decades it has gained its popularity primarily due to the results we could achieve after its application. It has contributed to the development of wide range of fields of human development like medicine, engineering etc. Availability of 3D printers and programs used to process tomograms recently became very common – cheap and easy. Computed tomography phantoms have been produced since many years to verify the patients’ treatment plans [1], check the response to ionizing radiation and for educational purpose of soon-to-be doctors and for patients either. 3D printing of those, above all, allows approaching treatment of cancer in personalized way. Each patient and his illness are different due to natural individual variability at the level of anatomy and physiology. 3D – printed tools are personalized, which from a clinical point of view - especially in difficult cases - can mean better effectiveness of the diagnostic or therapeutic process. In addition, the additive manufacturing method helps reducing production costs. 3D printing can be applied in many other fields of medicine, e.g. orthopedics [2] or ophthalmology, but it has still not been widely found in oncological radiotherapy departments. This is due to the current lack of research on this matter. This work presents the analysis of radiological parameters of selected human organs based on computed tomography of patients, after which their threedimensional models were created and some of them were printed. The analysis was carried out with the help of the “Slicer 3D“ software. In addition, Warsaw University of Technology and Sygnis have contributed to the printing of several models by the method of fused material deposition (FDM). Then the models were examined using a Computer Tomography scanner at the Oncology Center - Maria Skłodowska – Curie Institute in Warsaw. The obtained data allowed to determine the degree of radiation absorption. The presented results were compared with each other and compared in order to notice similarities and differences between computed tomography of the actual organ and printing on a three-dimensional printer.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Magdalena Cendrowska (FP) Magdalena Cendrowska,, Faculty of Physics (FP)
Title in Polish
Wykonanie fantomu do tomografii komputerowej techniką druku 3D
Supervisor
Dariusz Aksamit (FP/NPD) Dariusz Aksamit,, Nuclear Physics Division (FP/NPD)Faculty of Physics (FP)
Certifying unit
Faculty of Physics (FP)
Affiliation unit
Nuclear Physics Division (FP/NPD)
Study subject / specialization
, Fizyka Techniczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
30-10-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Sławomir Ertman (FP/OPD) Sławomir Ertman,, Optics and Photonics Division (FP/OPD)Faculty of Physics (FP) Dariusz Aksamit (FP/NPD) Dariusz Aksamit,, Nuclear Physics Division (FP/NPD)Faculty of Physics (FP)
Keywords in Polish
Druk 3D, tomografia komputerowa, 3D Slicer, jednostki Hounsfielda, fantom
Keywords in English
3D printing, computed tomography, 3D Slicer, Hounsfield scale, phantom
Abstract in Polish
Technika druku 3D w ostatnich dziesięcioleciach zyskała na popularności przede wszystkim z uwagi na możliwości, które przed nami stawia. Wykorzystanie jej zarówno w technice jak i medycynie przyczyniło się do rewolucji w tych dziedzinach i otwarcia nowych drzwi. Dostępność zarówno samych drukarek jak i programów służących do obróbki tomogramów w ostatnim czasie stała się bardzo powszechna – tania i łatwa. Przykładem zastosowania tej techniki w fizyce medycznej jest tworzenie indywidualizowanych fantomów. Fantomy do tomografii komputerowej są produkowane od wielu lat w celu weryfikacji planu leczenia pacjenta[1], sprawdzenia reakcji na promieniowanie jonizujące oraz w celach edukacyjnych dla przyszłych lekarzyi pacjentów. Wydruk ich metodą 3D pozwala przede wszystkim podejść do problemu nowotworów w sposób bardzo indywidualny. Każdy pacjent oraz jego choroba są inne ze względu na naturalną zmienność osobniczą na poziomie anatomii fizjologii. Drukowane akcesoria są spersonalizowane, co z punktu widzenia klinicznego – szczególnie w trudnych przypadkach – może oznaczać lepszą skuteczność procesu diagnostycznego lub terapeutycznego. Ponadto metoda przyrostowa pozwala zoptymalizować koszty produkcji takich pomocy. Druk 3D jest również widoczny w wielu innych dziedzinach medycyny np. ortopedii[2] czy okulistyce, jednak wciąż nie trafił powszechnie na oddziały radioterapii onkologicznej. Spowodowane jest to dotychczasowym brakiem badań w tej materii. W niniejszej pracy przedstawiono analizę parametrów radiologicznych wybranych narządów ludzkich na podstawie tomografii komputerowej pacjentów, po czym stworzono ich trójwymiarowe modele i podjęto się druku części z nich. Analizę przeprowadzono z pomocą programu Slicer 3D. Dodatkowo Politechnika Warszawska oraz firma Sygnis przyczyniła się do wydruku kilku modeli metodą osadzania topionego materiału (FDM). Następnie modele poddano badaniu za pomocą tomografu komputerowego w Centrum Onkologii – Instytucie imienia Marii Skłodowskiej – Curie w Warszawie. Otrzymane dane pozwoliły określić gęstość radiologiczną modeli i najważniejsze zależności geometryczne. Przedstawione wyniki zestawiono ze sobą oraz porównano w celu zauważenia podobieństw oraz różnic pomiędzy tomografią komputerową faktycznego narządu oraz wydruku na drukarce trójwymiarowej.
File
  • File: 1
    261616_-_Magdalena_Cendrowska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 36176

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTf9b8330125774164928458fec47dade0/
URN
urn:pw-repo:WUTf9b8330125774164928458fec47dade0

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page