Rekonstrukcja przebiegu dróg oddechowych pacjenta na podstawie obrazów DICOM na potrzeby przeprowadzenia symulacji przepływu
Respiratory track reconstruction on the basis of DICOM patient-specific images to be used in numerical flow simulation
Streszczenie
W ostatnich latach wiele uwagi poświęcono zastosowaniu symulacji numerycznych w medycynie, której główną zaletą jest odtwarzalność wyników. Do jej celów należy przygotować geometrię badanego obiektu. Symulacja przeprowadzana jest na podstawie predefiniowanych warunków brzegowych.
Głównym celem tej pracy była rekonstrukcja geometrii dróg oddechowych na podstawie obrazów DICOM dwóch pacjentów– 6-letniej kobiety i 12-letniego mężczyzny. Pozytywne wyniki procesu rekonstrukcji potwierdzają użyteczność oprogramowania MeMoS–opracowanego w Instytucie Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej. Dodatkowo przeprowadzone pomiary pozwoliły na zidentyfikowanie błędów w oprogramowaniu i ich wyeliminowane.
Przeprowadzone symulacje numeryczne potwierdzają kompatybilność geometrii zrekonstruowanej w oprogramowaniu MeMoS z programami CFD. Badanie modelu danego pacjenta dostarcza szczegółowych informacji na temat konkretnych dróg oddechowych na przykład strumienia przepływu oraz prędkości powietrza.
Słowa kluczowe: tomografia komputerowa, odtwarzanie dróg oddechowych, symulacje numeryczne
Abstract
Recently a considerable attention has been brought to the use of numerical simulations in the field of medicine. The main advantage lies within result reproducibility. A meshed geometry of examined object has to be prepared for its application. Simulation is run on the basis of predefined boundary conditions.
The main objective of the following thesis was to reconstruct airway geometries on the basis of DICOM images of two patients– 6 years old female and 12 years old male. Positive results of the reconstruction process validate utility of the MeMoS software– custom created, developed in Institute of Turbomachinery at TUL. Additionally, conducted measurements allowed to identify errors within the software, which were eliminated.
Performed simulations legitimate that the geometry reconstructed in the MeMoS software is compatible with CFD programs. Moreover, investigation of the patient– specific model brings detailed information of the airway (for e.g. mass flow and velocity of air).
Keywords: CT image, airway geometry reconstruction, numerical simulations.