Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Zbigniew Tyfa

Oprogramowanie do rekonstrukcji trójwymiarowych modeli struktur anatomicznych


Software for the 3D anatomical structure model building


Opiekun pracy dyplomowej: prof. dr hab. inż. Michał Strzelecki
Praca dyplomowa magisterska obroniona 2016-07-11
Streszczenie pracy dyplomowej:
Pomimo znacznej ilości metod diagnostycznych (zarówno zaawansowanych technik obrazowania, jak i techniki ilościowego pomiaru przepływu krwi), poszukiwane są nadal nowe, suplementarne metody. Jedną z nich może być komputerowa analiza numeryczna, umożliwiająca modelowanie i analizę różnorodnych zjawisk. Możliwość przeprowadzenia takich symulacji jest ściśle związana z odpowiednim trójwymiarowym modelem. Przestrzenne modele tego typu pozwalałyby na wizualizację zmian patologicznych oraz uszkodzeń, a także mogłyby służyć jako dodatkowe źródło informacji w trakcie operacji chirurgicznych. Stworzony program, MeMoS, generuje dane potrzebne do odtworzenia modeli 3D struktur anatomicznych, w tym sieci naczyń krwionośnych. Na obecnym rynku nie występuje darmowe oprogramowanie, które importowałoby obrazy o formacie DICOM lub RAW, a następnie umożliwiałoby tworzenie danych, zawierających w sobie informacje o ścieżkach linii centralnych, zbiorach średnic naczyń krwionośnych lub poliliniach trójwymiarowych obiektów. Otrzymane pliki importuje się do dowolnego programu CAD, gdzie poprzez proste operacje tworzenia płaszczyzn i wyciągnięć można zrekonstruować daną strukturę anatomiczną w postaci modelu objętościowego. Dodatkowo, MeMoS stwarza możliwość wygenerowania modelu 3D powierzchni danego obiektu i zapisania go w postaci pliku STL (kompatybilnego z biodrukarkami i oprogramowaniem umożliwiającym przeprowadzanie symulacji numerycznych). Ponadto, zaimportowaną serię obrazów można przekonwertować do plików JPEG lub RAW. W ramach niniejszej dysertacji magisterskiej zaprezentowano kilka przykładowych modeli, które powstały na bazie danych wyekstrahowanych w stworzonym oprogramowaniu. Przedstawione zostały także wstępne testy weryfikacyjne dokładności niektórych zaimplementowanych algorytmów.
Abstract:
Despite numerous methods of medical diagnosis (including advanced techniques of imaging and technique of the blood flow investigation), there is a constant need of further supplementary methods. One of the most recent advances includes numerical analysis and simulations, enabling modeling and analysis of various phenomena. However, such simulations are closely related to the proper, three-dimensional model. Spatial models can serve not only for the visualization of pathological changes and defects, but also as a supplementary source of information during surgical operations. Created software, MeMoS, generates all the data required to reconstruct 3D models of anatomical structures, including vessel tree networks. There is lack of freely available software that could import either DICOM or RAW datasets, allowing user to define data encompassing information about vessels centerlines, their diameters or polylines of spatial objects. Files obtained through MeMoS can be easily imported into any CAD software, where a volumetric model of anatomical structure can be generated (for instance by means of simple profile extrusion). Furthermore, MeMoS enables generating isosurface models of the given object and exporting them as standard STL files (compatible with bioprinters and software devoted to the numerical simulations). Additionally, every single dataset can be converted into traditional JPEG files or unformatted grayscale images – RAW files. The following dissertation depicts several exemplary models whose generation was basing on the data extracted by means of the presented software. Preliminary validation of the implemented algorithms is outlined as well.