Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques

Cancer is one of the most severe diseases, and many studies have been conducted to investigate possible treatments for it. Cancer is characterized by abnormal cell growth and the ability to invade tissues and distant organs. Breast cancer is the leading cause of cancer death in women worldwide and t...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Πετράι, Άντζελα
Άλλοι συγγραφείς: Petrai, Antzela
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2023
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/24524
id nemertes-10889-24524
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic 3D printing
X-ray imaging
Photopolymer resins
Thermoplastic filaments
Απεικόνιση ακτίνων Χ
Τρισδιάστατη εκτύπωση
Φωτοπολυμερικες ρητίνες
Θερμοπλαστικα νήματα
spellingShingle 3D printing
X-ray imaging
Photopolymer resins
Thermoplastic filaments
Απεικόνιση ακτίνων Χ
Τρισδιάστατη εκτύπωση
Φωτοπολυμερικες ρητίνες
Θερμοπλαστικα νήματα
Πετράι, Άντζελα
Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques
description Cancer is one of the most severe diseases, and many studies have been conducted to investigate possible treatments for it. Cancer is characterized by abnormal cell growth and the ability to invade tissues and distant organs. Breast cancer is the leading cause of cancer death in women worldwide and the risk factors may vary according to several conditions. Menarche and the menstrual cycle, childbearing, menopause, diet, and exercise are some of these factors. The female breast is composed of adipose, glandular, and soft tissues and lymph nodes which create the lymphatic route, which is the main route for breast cancer metastasis. Breast cancer has always been studied by the scientific world and combined with the constant evolution of technology, important tools have been developed in order to detect and diagnose cancerous tumors. Conventional mammography and digital breast tomosynthesis are specialized medical imaging devices that display these abnormal masses of tissue. Three-dimensional printing is another excellent example of the evolution in the biomedical field, providing several applications. Physical breast phantoms are one of them. Physical breast phantoms are physical models of the breast developed by ‘mimicking’ materials to assess the image quality of the breast. This project mainly focuses on the study of the appropriate materials, suitable for the development of physical breast phantoms for breast X-ray imaging. Six thermoplastic materials were investigated and printed by employing the fused deposition modeling technique of 3D printing and two photopolymer resins by employing the stereolithography technique of 3D printing. 3D cubes made of ABS, PLA, PLA_Pro, Nylon, CPE, PET_G, Clear, and Purple were printed for optimal breast tissue imaging based on their attenuation coefficient (μ) and phase contrast. The X-ray exposure took place at Freiburg University Hospital and have been studied back at University of Patras.
author2 Petrai, Antzela
author_facet Petrai, Antzela
Πετράι, Άντζελα
author Πετράι, Άντζελα
author_sort Πετράι, Άντζελα
title Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques
title_short Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques
title_full Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques
title_fullStr Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques
title_full_unstemmed Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques
title_sort physical breast phantoms for x-ray imaging employing 3d printing techniques
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/24524
work_keys_str_mv AT petraiantzela physicalbreastphantomsforxrayimagingemploying3dprintingtechniques
AT petraiantzela physikēanaparastasētouanthrōpinoustēthousmesōtēstrisdiastatēsektypōsēsmeskopotēnphōtobolēsēaktinōnch
_version_ 1771297319203897344
spelling nemertes-10889-245242023-02-23T04:38:21Z Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques Φυσική αναπαράσταση του ανθρώπινου στήθους μέσω της τρισδιάστατης εκτύπωσης με σκοπό την φωτοβόληση ακτινών Χ Πετράι, Άντζελα Petrai, Antzela 3D printing X-ray imaging Photopolymer resins Thermoplastic filaments Απεικόνιση ακτίνων Χ Τρισδιάστατη εκτύπωση Φωτοπολυμερικες ρητίνες Θερμοπλαστικα νήματα Cancer is one of the most severe diseases, and many studies have been conducted to investigate possible treatments for it. Cancer is characterized by abnormal cell growth and the ability to invade tissues and distant organs. Breast cancer is the leading cause of cancer death in women worldwide and the risk factors may vary according to several conditions. Menarche and the menstrual cycle, childbearing, menopause, diet, and exercise are some of these factors. The female breast is composed of adipose, glandular, and soft tissues and lymph nodes which create the lymphatic route, which is the main route for breast cancer metastasis. Breast cancer has always been studied by the scientific world and combined with the constant evolution of technology, important tools have been developed in order to detect and diagnose cancerous tumors. Conventional mammography and digital breast tomosynthesis are specialized medical imaging devices that display these abnormal masses of tissue. Three-dimensional printing is another excellent example of the evolution in the biomedical field, providing several applications. Physical breast phantoms are one of them. Physical breast phantoms are physical models of the breast developed by ‘mimicking’ materials to assess the image quality of the breast. This project mainly focuses on the study of the appropriate materials, suitable for the development of physical breast phantoms for breast X-ray imaging. Six thermoplastic materials were investigated and printed by employing the fused deposition modeling technique of 3D printing and two photopolymer resins by employing the stereolithography technique of 3D printing. 3D cubes made of ABS, PLA, PLA_Pro, Nylon, CPE, PET_G, Clear, and Purple were printed for optimal breast tissue imaging based on their attenuation coefficient (μ) and phase contrast. The X-ray exposure took place at Freiburg University Hospital and have been studied back at University of Patras. Ο καρκίνος είναι μια από τις πιο σοβαρές ασθένειες και έχουν διεξαχθεί πολλές μελέτες για τη διερεύνηση πιθανών του θεραπειών. Ο καρκίνος χαρακτηρίζεται από μια ανώμαλη ανάπτυξη των κυττάρων και την ικανότητα του να εισβάλει σε ιστούς και ‘απομακρυσμένα’ όργανα. Ο καρκίνος του μαστού είναι η κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο στις γυναίκες παγκοσμίως και οι παράγοντες που τον ευνοούν μπορεί να ποικίλλουν ανάλογα με τις διάφορες συνθήκες. Η έμμηνος ρήση και ο εμμηνορροϊκός κύκλος, η τεκνοποίηση, η εμμηνόπαυση, η διατροφή και η άσκηση είναι μερικοί από αυτούς τους παράγοντες. Ο γυναικείος μαστός αποτελείται από λιπώδεις, αδενικούς και μαλακούς ιστούς αλλά και από λεμφαδένες που δημιουργούν τη λεμφική οδό που είναι η κύρια οδός μετάστασης του καρκίνου του μαστού. Ο καρκίνος του μαστού ήταν ανέκαθεν μελετημένος από τον επιστημονικό κόσμο και σε συνδυασμό με τη συνεχή εξέλιξη της τεχνολογίας, αναπτύχθηκαν σημαντικά εργαλεία για την ανίχνευση και τη διάγνωση των καρκινικών όγκων. Η συμβατική μαστογραφία και η ψηφιακή μαστογραφία με τομοσύνθεση είναι εξειδικευμένοι ιατρικοί απεικονιστικοί μέθοδοι που εμφανίζουν αυτές τις μη φυσιολογικές μάζες ιστού. Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι ένα άλλο εξαιρετικό παράδειγμα της εξέλιξης της τεχνολογίας στον βιοϊατρικό τομέα, παρέχοντας πολλές εφαρμογές. Τα φυσικά breast phantoms είναι ένα από αυτά. Τα physical breast phantoms είναι τεχνητά μοντέλα που αναπαριστούν τον γυναικείο μαστό που αναπτύχθηκαν με «μιμητικά» υλικά για την αξιολόγηση της ποιότητας απεικόνισης του μαστού. Η παρούσα πτυχιακή εργασία εστιάζει κυρίως και στη διερεύνηση των κατάλληλων υλικών για την κατασκευή breast phantoms με αποδοτική απεικόνιση του μαστού με ακτίνες Χ. Έξι θερμοπλαστικά υλικά διερευνήθηκαν και τυπώθηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνική εναπόθεσης διαδοχικών στρώσεων (FDM) της τρισδιάστατης εκτύπωσης και δύο φωτοπολυμερικές ρητίνες χρησιμοποιώντας την τεχνική της στερεολιθογραφίας (SLA) της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Γενικά εκτυπώθηκαν τρισδιάστατοι κύβοι από ABS, PLA, PLA_Pro, Nylon, CPE, PET_G, Clear και Purple με σκοπό την βέλτιστη απεικόνιση των ιστών του μαστού με βάση τον συντελεστή εξασθένησης (μ) και την αντίθεση φάσης. H φωτοβόληση των δοκιμίων έγινε στο πανεπιστημιακό νοσοκομείο του Φράιμπουργκ και στην συνέχεια, η ανάλυση και η εξέταση των αποτελεσμάτων έγινε πίσω στο πανεπιστήμιο Πατρών. 2023-02-22T10:57:56Z 2023-02-22T10:57:56Z 2023 https://hdl.handle.net/10889/24524 en CC0 1.0 Universal http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ application/pdf