Sviluppo di un paziente

Jun 03, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 3941 (2023) Citare questo articolo

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La validazione dell'accuratezza del software di quantificazione nelle immagini di tomografia computerizzata (CT) è molto impegnativa. Pertanto, abbiamo proposto un fantoccio per imaging TC che rappresenta accuratamente le strutture anatomiche specifiche del paziente e integra in modo casuale varie lesioni tra cui modelli simili a malattie e lesioni di varie forme e dimensioni utilizzando la fusione di silicone e la stampa tridimensionale (3D). Sei noduli di varie forme e dimensioni sono stati aggiunti in modo casuale al modello polmonare del paziente per valutare l'accuratezza del software di quantificazione. Utilizzando materiali siliconici, sono state realizzate intensità CT adatte alle lesioni e al parenchima polmonare e i loro valori di unità Hounsfield (HU) sono stati valutati su una scansione TC del fantoccio. Di conseguenza, sulla base della scansione TC del modello del fantoccio di imaging, i valori HU misurati per il parenchima polmonare normale, ciascun nodulo, la fibrosi e le lesioni enfisematose rientravano nel valore target. L’errore di misurazione tra il modello stereolitografico e i fantasmi di stampa 3D era di 0,2 ± 0,18 mm. In conclusione, l’uso della stampa 3D e della fusione di silicone ha consentito l’applicazione e la valutazione del fantoccio di imaging TC proposto per la convalida dell’accuratezza del software di quantificazione nelle immagini TC, che potrebbe essere applicato alla quantificazione basata su TC e allo sviluppo di biomarcatori di imaging .

L'uso della tomografia computerizzata quantitativa (TC) per la diagnosi delle malattie polmonari si sta espandendo ogni giorno e viene applicata a varie malattie polmonari. In particolare, la ricerca relativa alle malattie polmonari è aumentata a causa dell’epidemia di coronavirus del 2019 e la maggior parte degli studi viene condotta utilizzando immagini TC1,2,3.

La verifica della correzione dell'intensità e della misurazione quantitativa delle immagini TC è un argomento molto importante. Sebbene in passato siano stati sviluppati vari tipi di fantocci per l'imaging TC, lo sviluppo di fantasmi per l'imaging toracico specifici per pazienti e malattie presenta dei limiti. Tuttavia, molti studi si sono concentrati sulla fabbricazione di fantasmi per imaging TC per calibrare l'intensità dell'immagine TC e convalidare l'accuratezza del software di misurazione quantitativa. In particolare, la stampa tridimensionale (3D) specifica per il paziente e per la malattia è possibile rispetto alle tecnologie di elaborazione esistenti e i progetti complessi possono essere prototipati rapidamente. La stampa 3D può applicare vari modelli alle cure mediche, ad esempio per l'istruzione e la guida chirurgica4,5,6,7,8,9,10,11,12,13. Molti studi hanno anche condotto la fabbricazione di fantasmi per la quantificazione dell'imaging14,15. Hong et al. ha sviluppato un fantasma per l’imaging polmonare specifico per la malattia utilizzando la stampa 3D16. Shin et al. ha utilizzato la stampa 3D per sviluppare un fantasma polmonare riproducibile e deformabile con vie aeree stampate in 3D17. Hazelaar et al. ha prodotto un fantasma per valutare la qualità dell'immagine basata sui raggi X e la tecnica di verifica della posizione per la radioterapia che è molto simile al paziente reale18. Kairn et al. ha sviluppato un fantasma utilizzando un materiale compatibile con i tessuti con una singola stampante 3D19. Filippou et al. ha creato un fantasma avanzato utilizzando varie immagini mediche20. Sebbene siano stati sviluppati vari tipi di fantasmi specifici per paziente e malattia, lo sviluppo di un fantoccio di imaging standard in grado di determinare l'accuratezza della misurazione di ciascun fantoccio di imaging rimane una sfida.

Le intensità della TC del torace riflettono vari oggetti anatomici tra cui le vie aeree, il parenchima polmonare, i grassi, i tessuti molli e le ossa. Inoltre, nel parenchima polmonare possono svilupparsi lesioni con pattern diversi. Tuttavia, la TC quantitativa dipende da fattori quali protocolli di imaging, parametri di ricostruzione, movimento dei pazienti e artefatti TC, ad eccezione dell'intensità della TC. Pertanto, l’affidabilità della TC toracica quantitativa dovrebbe essere valutata utilizzando un fantoccio di imaging specifico per il paziente e la malattia. Questo studio mirava a fabbricare un fantoccio per imaging TC del torace che riflettesse l’intensità della TC di varie lesioni polmonari utilizzando la tecnologia di stampa 3D e la fusione di silicone e a valutarne l’accuratezza della quantificazione.