تطوير منهجية لإعادة بناء النماذج ثلاثية الأبعاد من بيانات التصوير الطبي
Development of Methodology for Three-Dimensional Model Reconstruction from Medical Imaging Data
- الباحث
- وعد قيس شياع
- المشرف
- امجد برزان عبد الغفور - عمر هاشم حسون
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة الانتاج والمعادن / الهندسة الصناعية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- 3D reconstruction;Medical imaging;CT scan;Reverse engineering
الملخص
يعتمد تصميم الغرسات والمثبتات المتخصصة:؛ فضلاً عن التخطيط الدقيق لإجراءات تقويم العظام، اعتمادًا كبيرًا على نماذج ثلاثية الأبعاد ((31) دقيقة من الناحية التشريحية لعظام الإنسان. على سبيل المثال، في إجراءات التدخل أو التخطيط لاستبدال المفصلء يجب أن تكون النماذج الناتجة دقيقة وتمثل المظهر الطبيعي للعظام. علاوة على ذلكء pried النماذج ثلاثية الأبعاد الدقيقة ضرورية لتصميم الغرسات. نتيجة cll من المهم الحصول على نماذج ثلاثية الأبعاد دقيقة لأنسجة العظام البشرية. ull تقترح هذه الأطروحة طريقة جديدة لإعادة بناء أنسجة العظام بدقة من بيانات التصوير المقطعي المحوسب (CT) تعتمد الطريقة على تقنيات نمذجة الرسم البياني والاستيفاء والهندسة العكسية. في البداية، يتم التخلص من الأنسجة الرخوة والتحف غير المرغوب فيها من أجل استخراج المنطقة محل الاهتمام (ROT) بعد call يتم استخراج نقاط الميزة بناءً على تباين البكسل من كل شريحة ثم يتم إقحامها لإنشاء سحابة نقطية ثلاثية الأبعاد. أخيرّاء يتم إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد من بيانات سحابة النقطة. بالإضافة إلى lls يتم طباعة النموذج باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على نمذجة الترسيب المنصهر (FDM) علاوة على will يتم تطبيق الطريقة على عظم الأغنام لتقييم قوتها وأدائها. تم استخدام ثلاثة مقاييس لتقييم نتائج خطوة استخراج 1201: متوسط الخطأ التربيعي ،(MSE) ذروة نسبة الإشارة إلى الضوضاء ،(PSNR) ومؤشر الحفاظ على .CEPD) Lal gall النسب المئوية للتحسين مقارنة بالتقنيات السابقة ل MSE و PSNR و EPI كانت: 677.2 2/ ، و12 على التوالي. أشارت النتائج إلى أن النقاط المميزة التي تم جمعها بالطريقة المقترحة يمكن أن تصف بدقة هندسة العظام. كانت نسبة الخطأ بين الطريقة المقترحة والعظم الفعلي حوالي A162 تشير النتائج إلى أن الطريقة المقترحة توفر نتائج واعدة. علاوة على ذلكء فإن النموذج ثلاثي الأبعاد للعظام أكثر توافقًا مع العظم الحقيقي.
Abstract
The design of specialized implants and fixators, as well as the accurate planning of orthopedic procedures, depend heavily on anatomically accurate three-dimensional (3D) models of human bones. For example, in intervention procedures or planning for joint replacement, the models generated must be accurate and represent the natural appearance of the bones. Moreover, accurate 3D models are necessary for the design of implants. As a result, obtaining accurate 3D models of human bone tissue is important. Therefore, this thesis proposes a new method for accurate bone tissue reconstruction from computed tomography (CT) data. The method is based on histogram modelling, interpolation, and reverse engineering techniques. Initially, soft tissues and unwanted artifacts are eliminated in order to extract the region of interest (ROI). Next, feature points are extracted based on pixel variance from each slice and then interpolated to create a 3D point cloud. Finally, a 3D model is created from point cloud data. Additionally, the model is printed using a 3D printer based on fused deposition modeling (FDM). Furthermore, the method is implemented on the sheep's bone in order to evaluate its strength and performance. Three metrics were used to assess the results of the extracting ROI step: mean square error (MSE), peak signal-to-noise ratio (PSNR), and edge preservation index (EPI). The percentages of improvement compared to previous techniques for MSE, PSNR, and EPI were: 7.2%, 2%, and 12%, respectively. Results indicated that the feature points collected by the proposed method could accurately describe the bone geometry. The error percentage between the proposed method and the actual bone was approximately 1.62%. The results indicate that the proposed method provides promising outcomes. Furthermore, the 3D model of bone is more compatible with the real bone. Consequently, the proposed method may be used to aid in creating implants for patients before surgical intervention.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.