Επεξεργασία δεδομένων Μαγνητικής Τομογραφίας στη δομική βελτιστοποίηση δυσμορφικής ανθρώπινης τραχείας
Creators: name: Τσαμούρη, Χριστίνα Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Τραχεία
3D εκτύπωση
Μαγνητική Τομογραφία
Σχεδιασμός ανατομικού προφίλ
Ελαστομερή
Trachea
3D Printing
Magnetic Resonance
Design of anatomical profile
Elastomers

description: Ο κύριος σκοπός αυτής της έρευνας είναι να διερευνήσει και ενισχύσει τη δομική ακεραιότητα των παραμορφώσεων ή αλλοιώσεων που εμφανίζονται στην ανθρώπινη τραχεία, μέσω προηγμένων τεχνικών επεξεργασίας δεδομένων Μαγνητικής Τομογραφίας (CT). Η μελέτη επικεντρώνεται στη βελτιστοποίηση της δομής της τραχείας, αξιοποιώντας λεπτομερή δεδομένα CT για να καθοδηγήσει τον σχεδιασμό και την εφαρμογή ιατρικών παρεμβάσεων. Στη συγκεκριμένη ερευνητική προσπάθεια, ο σχεδιασμός τρισδιάστατων μοντέλων τραχείας βασίζεται σε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά της τραχείας για τον ασθενή, παράγοντας έτσι ένα μοντέλο με ρεαλιστικές ιδιότητες ιστού. Η προσέγγιση χρησιμοποιεί γεωμετρικά χαρακτηριστικά του δομικού προφίλ της τραχείας του ασθενούς, προβάλλοντας έτσι τα αριθμητικά και άλλα δεδομένα υλικών σε αυτά τα χαρακτηριστικά ως προτεραιότητα στη διαδικασία σχεδιασμού. Για το σκοπό αυτό, το αρχικό πρωτότυπο που αναπτύχθηκε στο Εργαστήριό μας βασίστηκε σε δεδομένα από έναν πραγματικό ασθενή που ελήφθη μέσω Απεικόνισης Μαγνητικού Συντονισμού (MRI). Το πρόγραμμα λογισμικού 3D Slicer χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων σε ένα τρισδιάστατο εκτυπώσιμο αρχείο. Βασικές εκτιμήσεις, όπως η ανάλυση, το πάχος του στρώματος και οι τεχνικές εκτύπωσης, αναδεικνύονται ως κυρίαρχοι παράγοντες και ελήφθησαν υπόψη στην υλοποίηση της προσπάθειας. ¨Όλα αυτά συζητούνται και περιγράφονται για να τονιστεί η ακρίβεια και η αξιοπιστία των παραγόμενων δομών τραχείας. Επιπλέον, η επιλογή και η παραγωγή ελαστομερών υλικών ή/και ενσωματωμένων οργανικών συστατικών σχεδιάστηκε στο Εργαστήριό μας και οδήγησε συλλογικά σε ένα καλά διαμορφωμένο δομικό μοντέλο μέσω της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Η βελτιστοποίηση και ανάπτυξη της τρισδιάστατης εκτυπωμένης τραχείας μας παρέχει ένα νέο και χρήσιμο εργαλείο στη μηχανική ιστών, που χρήζει περαιτέρω εισαγωγής σε κλινικά προσαρμοσμένη έρευνα για μελλοντική χρήση στη χειρουργική διόρθωση ανωμαλιών που προέκυψαν ως αποτέλεσμα στενωτικών διεργασιών της τραχείας.
description: The main purpose of this research is to investigate and enhance the structural integrity of deformations or lesions occurring in the human trachea through advanced techniques of Magnetic Tomography (CT) data processing. The study focuses on the optimization of the structure of trachea, processing detailed CT data to guide the planning and implementation of medical interventions. In this particular research effort, the design of 3D models of trachea is based on patient-specific tracheal characteristics, thereby producing a model with realistic tissue properties. The approach employs geometrical features of the patient’s tracheal structural profile, thus elevating numerical and materials data on those features as priority in the design process. To that end, the initial prototype developed in our Lab was based on data from an actual patient received through Magnetic Resonance Imaging (MRI). The 3D Slicer software program was used to generate 3D models in a 3D printable file. Key considerations, such as resolution, layer thickness, and printing techniques, emerge as dominant factors and were taken into consideration in the implementation of the effort. They are collectively discussed and described to exemplify the accuracy and reliability of the produced tracheal constructs. Furthermore, selection and production of elastomer-like materials and/or embedded organic components took place in our Lab and led collectively to a well-configured structural model through 3D printing. Optimization and development of our 3D printed trachea provides a novel and useful tool in tissue engineering, meriting further entry into clinically adapted research for future use in surgical rectification of abnormalities, arisen as a result of tracheal stenotic processes.