Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena dokładności odwzorowania kształtu powierzchni elementów biołożysk w badaniach in vivo oraz in vitro

Ryniewicz A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 248

3--169

PL

We współczesnej diagnostyce obrazowej występuje konieczność dokonywania nieinwazyjnych pomiarów oraz przestrzennego odwzorowania kształtów i struktur stawowych z odpowiednią oraz rozpoznaną dokładnością. Ta potrzeba powoduje, że dynamiczny rozwój technik obrazowania medycznego ulega konsolidacji ze współrzędnościowymi inżynierskimi technikami pomiarowymi. W rozprawie podjęto problematykę integrującą metrologię obrazowania tomografią komputerową (CT) i tomografię rezonansu magnetycznego (MR) z metrologią współrzędnościową (CM) w celu analizy i oceny dokładności odwzorowania kształtu powierzchni stawowych biołożysk w badaniach in vivo oraz in vitro. Ocena dokładności odwzorowania kształtu powierzchni biołożysk diagnozowanych metodami CT i MR jest zagadnieniem trudnym z uwagi na rożne podstawy fizyczne obu metod diagnostycznych, różne techniki tworzenia obrazów w formacie dicom oraz udziału wielu zmiennych pomiarowych i aparaturowych wpływających na rodzaj obróbki, techniki prezentacji i analizy obrazu. Kształty stawów biodrowych, kolanowych i skokowych odwzorowywano z wykorzystaniem diagnostycznej i pomiarowej aparatury współrzędnościowej na podstawie przeprowadzonych badań klinicznych i na podstawie badań preparatów kadawerskich w procedurze bezpośredniej oraz z zastosowaniem modeli negatywowych. Przeprowadzone przez autora badania pozwoliły na zapis kształtu powierzchni nieregularnych, zwłaszcza przy zmiennej krzywiźnie, z dokładnością wymaganą przez proces oceny geometrii oraz porównanie ich z elementami referencyjnymi. Zastosowanie techniki współrzędnościowej do analizy kształtu wzorców przestrzennych pozwoliło odpowiedzieć na pytania: Czy w dostępnych technikach obrazowania można ocenić błąd odwzorowania kształtu? Czy w zaawansowanych badaniach obrazowych występują błędy odwzorowania kształtu wpływające na podjęcie diagnozy i w jakich obszarach należy się liczyć z możliwością występowania takich błędów? Czy można wykryć zmiany w początkowym stadium choroby zwyrodnieniowej stawów (chzs) i z odpowiednią dokładnością je zlokalizować? Nieinwazyjne techniki diagnostyczne CT i MR do obrazowania biołożysk powinny stanowić metody z wyboru do szczegółowej i globalnej identyfikacji kształtu struktur kostnych i chrzęstnych stawów, ich wzajemnego usytuowania i zmian patomorfologicznych. Zastosowanie współrzędnościowej techniki pomiarowej z wykorzystaniem modeli negatywowych uzyskanych z preparatów kadawerskich pozwoliło na wyznaczenie modeli referencyjnych w stosunku do obiektów wyznaczonych na podstawie sekwencyjnej i spiralnej CT oraz na podstawie MR. Metoda modeli negatywowych stanowi obiektywne narzędzie przy ocenie jakości odwzorowania kształtów. Opracowanie procedury umożliwiającej izomorficzną segmentację obrazów zapisanych w formacie dicom oraz przestrzenną rekonstrukcję obrazów zapewniło odpowiednie warunki oceny funkcjonowania tomografów dla potrzeb odwzorowania kształtów powierzchni stawowych. Sprawdzenie dokładności obrazowania i odwzorowania w nieinwazyjnej metodzie MR w przypadku niewielkich ubytków chrząstki i chondromalacji może służyć w planowaniu i po zabiegowym monitorowaniu terapii transplantacyjnych. Wykonane w rozprawie badania i eksperymenty pozwoliły poszerzyć wiedzę na temat dokładności odwzorowania kształtu elementów biołożysk. Dają możliwość poprawy techniki diagnozowania i terapii choroby zwyrodnieniowej stawów. Szczególnie istotne znaczenie analizowanych zagadnień można wskazać i wykorzystać w procedurach klinicznych realizowanych z zastosowaniem robotów, systemów nawigacji komputerowej, systemów komputerowego wspomagania i wykonania endoprotez oraz systemów telemedycyny. Równocześnie stanowią one przesłanki do dalszych badań dotyczących oceny dokładności odwzorowania przestrzennego szpary stawowej w warunkach obrazowania dynamicznego z wykorzystaniem fuzji obrazów CT i MR.

EN

At the current level of advancement of diagnostic methods in orthopedics, traumatology and prosthetics, it is necessary to carry out non-invasive measurements and spatial mapping of shapes and structures of joint structures with appropriate and known accuracy. This need causes that the rapid development of medical imaging teclmiques is becoming consolidated with coordinate measuring techniques. This dissertation discusses problems that integrate methodology of computed tomography (CT) imaging and magnetic resonance tomography (MR) with coordinate metrology (CM) in order to analyze and evaluate the accuracy of shape mapping of biobearing surfaces in in vivo and in vitro analysis. Accuracy assessment of biobearings surfaces shape mapping diagnosed by CT and MR methods is a difﬁcult task, mainly because of the physical basis of these two diagnostic methods, different techniques for creating dicom format images and contribution of many measuring and appliance variables aﬂecting the type of processing, presentation techniques and image analysis. Shapes of hip, knee and ankle joints were mapped using diagnostic and coordinate measuring devices basing on performed clinical studies and tests of specimen in direct procedure and using negative models. Experiments carried out by the author allowed registration of the shape of irregular surfaces, especially those with variable curvature, with the accuracy required by the process of geometry evaluation and their comparison with reference elements. Use of the coordinate measuring technique for the analysis of spatial standards shape allowed to answer the following questions: Do the available imaging techniques allow shape mapping error assessment? Are advanced imaging studies aﬂected by shape mapping errors that inﬂuence making of the diagnosis and in which areas should those kind of errors be expected? Is it possible to detect changes in the early stages of osteoarthritis (OA) and locate them with sufﬁcient accuracy? Non-invasive diagnostic techniques CT and MR used for imaging of biobearings should be the methods of choice for the identiﬁcation of speciﬁc and global shape identiﬁcation of the bone and cartilage structure of joints, their relative location and pathological changes. Use of the coordinate measuring technique using negative models obtained from the specimen allowed to determine the reference model in relation to objects constructed using sequential and spiral CT, and on the basis of MR. The negative models method represents an objective tool for assessing the quality of shape mapping. Development of procedure of an isomorphic segmentation of images recorded in dicom format and spatial image reconstruction provided the right conditions for CT functioning assessment for shape mapping purposes. Checking of the accuracy of imaging and non-invasive mapping on MR in case of small cartilage defects, and chondromalacia can be used in the planning and monitoring of surgical transplantation therapy. Research and experimentation performed in the framework of this dissertation allowed to broaden the knowledge about the accuracy of shape mapping of the elements of the biobearing. It offers an opportunity to improve diagnosing techniques and treatment of osteoarthritis. Particular importance of the issues being discussed here can be identiﬁed and used in clinical procedures performed with the use of robots, computer navigation systems, computer-aided systems, construction of implants and telemedicine systems. At the same time, they provide grounds for further research on the assessment of the accuracy of spatial mapping in a joint space in dynamic imaging conditions using a fusion of CT and MR.

2

Pomiary powierzchni stawowych z wykorzystaniem metody współrzędnościowej i obrazowania tomograficznego

Ryniewicz A., Ryniewicz A. M., Bojko A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 3

220--222

PL

Celem opracowania była ocena niedokładności odwzorowania kształtu powierzchni stawowych stawu kolanowego w rekonstrukcjach wyznaczonych na podstawie obrazowania tomografią komputerową (CT). Ocena dokładności odwzorowania kształtu powierzchni stawowych polegała na porównaniu modeli numerycznych otrzymanych z CT z modelami referencyjnymi. W ocenie dokładności odwzorowania w CT stwierdzono, że w 80% odchyłki niedopasowania nie przekraczały ±0,5mm. Wartości maksymalne do ±1mm wystąpiły w strefach największych pochyleń i wypukłości: na zboczu dołu międzykłykciowego oraz w połowie wysokości kłykci kości udowej.

EN

The aim of the paper is to assess the inaccuracy of mapping the shape of articular surfaces of a knee joint in 3D reconstructions based on CT imaging, and related to measurements based on coordinate tests. The test material were further ends of the femur with normal articular surfaces of the medial and lateral condyle. The material came from cadaver specimens. The models were subjected to CT imaging and tested on WMP. CT was performed in the Laboratory of Diagnostic Imaging Hospital of John Paul II on 64 layered tomography. The reference coordinate test was performed in the Coordinate Metrology Laboratory of the Cracow University of Technology on a machine Leitz PMM 12106. Assessment of the accuracy of mapping the shape of the articular surface of the medial and lateral condyles of the femur distal end consisted in comparison of spatial models using the best fit. The results are presented in the form of a map of deviations of the shape mapping accuracy. In the assessment of the CT mapping accuracy it was found that 80% of the mismatch deviation did not exceed ±0.5 mm. The maximum values for ±1 mm occurred in the zones of the greatest inclination and bulge: the slope of the intercondylar bottom, between the medial and lateral condyles, and in the middle of the femoral condyles on their outer surfaces, where there are strong highlights.

3

Ocena dokładności odwzorowania kształtu powierzchni nieregularnych w tomografii komputerowej

Ryniewicz A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 1

109-111

PL

W referacie przedstawiono wybrane aspekty dotyczące dokładności odwzorowania kształtu powierzchni nieregularnych w tomografii komputerowej TK. Zaproponowano wzorzec do badań, którego powierzchnię stanowi paraboloida eliptyczna. Kształt dobrano z uwagi na specyfikę tworzenia modeli przestrzennych w TK, bazującą głównie na kompilacji otrzymanych skanów w przyjętej skali szarości wg Hounsfielda. W pracy przedstawiono wyniki badań opracowanego wzorca na tomografie komputerowym oraz ocenę dokładności odwzorowania kształtu, przeprowadzoną metodą best fit, wynikającą z wykorzystywanych do tworzenia modeli wirtualnych oprogramowań.

EN

Developing the correct opinion on a technical device, process technology and especially the issue of proper medical diagnosis is associated with the assessment or determination of the changes of parameters describing the analysed syndrom or desease (Fig. 1). In recent years, to evaluate the geometric parameters and internal structures of medical and technical tasks, the computed tomography (CT) has been used. Use of the CT as a system or metrological device cannot be made without estimating the accuracy of measurements realized with its use. Therefore the paper presents some aspects of the accuracy of shape mapping of irregular surfaces in computed tomography. The surface was described as an irregular surface characterised by an alternating angle relative to the plane of the measuring system determined by the CT gantry. The standard being examined is the surface of an elliptic paraboloid shape (Figs. 2, 3). The shape was chosen because of the specificity of spatial modeling in the CT, which is based mainly on compilation of the obtained scans in grayscale defined by Hounsfield. For a pattern established in this way, the scans represent parabolas or ellipses, depending on the scanning plane position determined by the gantry. The paper presents the measurement results of the standard developed by a computed tomography and assessment of the shape mapping accuracy carried out by the best fit method, which was implemented with use of software that was used to create virtual models (Figs. 5-7).

4

Ocena odwzorowania kształtu za pomocą współrzędnościowego ramienia pomiarowego wyposażonego w głowicę optyczną

Gąska A., Olszewska M.

Postępy Nauki i Techniki

|

2011

|

nr 7

37-43

PL

Realizacja pomiarów może być dokonywana z wykorzystaniem różnego rodzaju technik pomiarowych. Obecnie w dobie nieustannego rozwoju technik wytwarzania i metrologii dużą rolę odgrywa możliwość dokładnej oceny mierzonego przedmiotu, a przez to odwzorowanie jego geometrii. W pracy autorzy przedstawili metodę oceny odwzorowania geometrii przedmiotu mierzonego za pomocą Współrzędnościowego Ramienia Pomiarowego Omega firmy Romer z optyczną głowicą skanującą RX2-Scan. Jako obiekt badań, wykorzystano tłok silnikowy wcześniej wywzorcowany na Współrzędnościowej Maszynie Pomiarowej (WMP) o wysokiej precyzji firmy Leitz (typ PMM 12106). Odtworzenie takiego samego układu współrzędnych wykorzystywanego przy pomiarach za pomocą WMP jak również Współrzędnościowego Ramienia Pomiarowego (WRP) zapewniło dużą odtwarzalność wykonanych pomiarów. Przeprowadzone badania umożliwiły wyznaczenie dokładności WRP poprzez ocenę odwzorowania kształtu za pomocą dwóch różnych urządzeń, z czego jedno jest o ponad rząd wielkości dokładniejsze od drugiego.

EN

Measurements can be performed by use of various measuring techniques. Nowadays in era of constant development of manufacturing methods and metrology, it is important to evaluate accuracy of shape mapping of measured objects. This paper shows method of evaluation of shape mapping accuracy for measurements performed on Coordinate Measuring Arm (CMA) equipped with scanning probe RX2-Scan. As a measuring object engine piston has been taken. Piston had been previously calibrated on Leitz PMM 12106 Coordinate Measuring Machine (CMM) and then taken as a standard to perform measurements on CMA. Reconstruction of this same part coordinate system during measurements on CMM and CMA increased reproducibility of measurements. Presented method is a comparison method that is based on usage of more accurate measuring machine to calibrate object and then use it as a standard to check accuracy of machine that is less precise.

5

Analysis of computer tomograph selected parameters in terms of shape reproduction

Kot Ł.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2008

|

R. 105, z. 3-M

101-109

EN

Computer tomography is a new discipline of huge development possibilities in industry as well as medicine. CT owes its success to economy. Apparently, it is a necessary tool which allows growing efficiency of manufacture and reducing costs in different branches of industry. In future we can expect falling prices of tomography devices and new possibilities of implementation of CT in new branches of industry. This paper briefly presents the parameters which decide of CT implementation in shape mapping.

PL

Tomografia komputerowa ma przed sobą ogromne możliwości rozwoju zarówno w zastosowaniu przemysłowym, jak i medycznym. Jest to niezwykle przydatne urządzenie pozwalające na zwiększenie efektywności produkcji oraz zmniejszenie jej kosztów w różnych gałęziach przemysłu. Rozwojowi tomografii komputerowej sprzyjają spadek cen sprzętu elektronicznego i bardzo dynamiczny rozwój branży komputerowej oraz nowe możliwości zastosowań tomografii komputerowej w nowych branżach przemysłu. Artykuł poświęcony jest parametrom TK pozwalającym na zaimplementowanie odwzorowania kształtu badanych obiektów oraz prezentuje kilka z możliwych obszarów jego zastosowań.