基于聚氯乙烯和3D打印技术的乳腺体模质量控制的研究

来源 :山东第一医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linlijun002
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目的乳腺影像学检查方法对乳腺癌的筛查和诊断越来越重要,而不同的医学成像方式对乳腺病灶的检测效果各异,如图像显示、密度和信号等。因此,设计多功能、多模态乳腺体模对多种不同医学成像方法的定量和定性评估至关重要。本文旨在:1.探讨不同聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)-塑化剂混合比的等效组织材料(tissue-mimicking materials,TMMs)的机械性能(如:泊松比和弹性模量)和医学成像特性(如:X线衰减系数、CT值和MRI弛豫时间)。2.基于PVC材料和3D打印技术来构建适用于钼靶、MRI和超声成像的多模态乳腺体模。3.乳腺体模合并内嵌式质量控制(quality control,QC)插件对不同模态的图像进行定量和定性的评估,对比研究不同模态下乳腺体模的显示差异。材料和方法1.基于PVC的TMMs样品由PVC粉末和塑化剂(对苯二甲酸二辛酯)的聚合物组成。通过调节PVC-塑化剂混合比改变TMMs的机械性能和医学成像特征。本实验制备10组不同混合比的PVC样品,用于研究不同PVC-塑化剂混合比与X线衰减系数、CT值和MRI弛豫时间的变化趋势。同时,选择3组不同混合比的PVC样品(10.9×10-2、13.8×10-2和16.7×10-2 g/mL)进行拉伸试验,研究不同PVC-塑化剂混合比与泊松比和弹性模量的关系。2.基于PVC材料的医学成像特征和3D打印技术来构建多模态乳腺体模。并将多模态体模置于钼靶、MRI和超声下成像。3.该体模包含不同功能的内嵌式QC插件,包括肿块插件、深度分辨率插件、纤维损伤插件和微钙化插件。由不同领域的影像专家对不同医学成像模态下(钼靶、MRI和超声)的QC插件检测效果进行软阅读。4.统计影像专家的评判结果,比较不同功能的内嵌式QC插件在不同医学成像模态下的表现差异。结果1.PVC和塑化剂混合比在7.9×10-2-23.1×10-2g/mL范围内,PVC材料的CT值范围在-10 HU-110 HU之间,具有可预测性,有较大可调控区间等特点。T1弛豫时间为118.30-283.18 ms,T2弛豫时间为10.34-36.25 ms。同时,PVC的弹性模量为7.000-12.376 MPa,泊松比为0.604-0.644。2.多功能乳腺体模的平均背景值为36.2 HU,接近乳腺腺体组织(为40 HU)。T1和T2的平均弛豫时间分别为206.81±17.50 ms和20.22±5.74 ms。3.与超声和具有多成像序列(T1WI,T2WI和STIR)的MRI相比,钼靶在微钙化方面的检测效果最好。钼靶和MRI在软组织病变和圆柱形肿瘤检测表现优于超声。半球形肿瘤在各个医学成像模式下检测结果类似。结论1.该研究中的TMM(即PVC)易于制造或重复、具有可塑性和保质期长等优点。它可以在钼靶、CT、超声和MRI下成像并作为TMM应用于体模。2.基于PVC医学成像特征结合3D打印技术,可以实现体模与人体器官或组织外部形状相似和内部结构仿真。3.多模态体模结合多功能QC插件,可定量和定性的分析不同医学成像模态对乳腺病灶的检查效果。
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