Μελέτη Μοντέλου Προβολών Αντικειμένων σε Ακτινογραφικό Μηχάνημα Τύπου C-Arm

Abstract

Η εργασία αυτή αφορά τη βελτίωση συστήματος που στοχεύει στην επίλυση βασικών προβλημάτων, τα οποία παρουσιάζονται στην ιατρική χειρουργική διαδικασία της ασφαλίσιμης κλειστής ενδομυελικήςήλωσης. Η μέθοδος υποβοήθησης βασίζεται στη χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστη και διάταξης τρισδιάστατης ψηφιοποίησης για τη μοντελοποίηση των ήλων και την προσομοίωση της ακτινοβολίας των ακτινογραφικών μηχανημάτων.

Αρχικά γίνεται περιγραφή της ακτινοδιαγνωστικής διάταξης που χρησιμοποιείται στη χειρουργική διαδικασία της ασφαλίσιμης κλειστής ενδομυελικήςήλωσης. Εξετάζεται κάθε μέρος της διάταξης αυτής και οι σπουδαιότερες χρήσεις της,ενώ δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην πηγή της ακτινοβολίας και στα πιο σημαντικά μοντέλα ακτινοβόλησης παρουσιάζοντας τις πιο σημαντικές παραμορφώσεις των εικόνων που προκύπτουν από αυτές τις διατάξεις. Στη συνέχεια παρουσίαζεται ο ήλος και γινεται μια συντομη περιγραφή των βασικών χαρακτηριστικών του. Επιπλέον γινεται μια γενική αναφορά στην παράσταση αντικειμένων σε ηλεκτρονικό υπολογιστή ενώ εμβαθύνουμε στις δομές παράστασης αντικειμένων και ιδιαίτερα στα πολυγωνικά μοντελα, όπου παρουσιαζονται και τρόποι δημιουργίας. Ύστερα περιγράφεται η διαδικασία ψηφιοποίησης του ήλου και τα αποτελέσματα αυτής. Τέλος παρουσιάζονται οι βασικές αρχες για το φωτισμό και τη σκίαση αντικειμένων σε ηλεκτρονικο υπολογιστή, ενώ παρουσιάζονται τα πιό σημαντικά μοντέλα φωτισμού καιπροτείνεται η χρήση συγκεκριμένης τεχνικής σκίασης.

This thesis is about the improvement of a system, which aims at the solution of major problems, which are intrinsic in the medical surgical process of the closed locked intramedullary nailing. The assistive method is based on the use of computers and 3D scanning devices for the 3D modeling of nails and the simulation of the radiation process that takes place at radiographic machines.

Initialy, the radiographic machine is described, which is used at the surgical process of closed locked intramedullary nailing. The basic partsof that device type are examined, emphasising on the X-ray sources and the most important models of radiation beam. Afterwards, the most common artifacts occurring in such radiographic images, are presented. Furthermore, different types of nails and their basic features are mentioned. Moreover,a general report on how objects are created with computers, emphasizing at the data structures used for that purpose, is made. Specifically, the polygon mesh data structure is thoroughly examined, as well as different ways of describing objects using this data structure. After that, the process of the 3D scanning of the nail and its results is described and its results are presented. Finally, the basic principles of lighting and shading of objects, as well asthe most important lighting models for 3D graphics are presented.