Development of Physical Human Bronchial Tree Models from X-ray CT Images

In this paper, we investigate the potential for retrieval of morphometric data from three dimensional images of conducting bronchus obtained by X-ray Computerized Tomography (CT) and to explore the potential for the use of rapid prototype machine to produce physical hollow bronchus casts for mathematical modeling and experimental verification of particle deposition models. We segment the bronchus of lung by mathematical morphology method from obtained images by CT. The surface data representing volumetric bronchus data in three dimensions are converted to STL(streolithography) file and three dimensional solid model is created by using input STL file and rapid prototype machine. Two physical hollow cast models are created from the CT images of bronchial tree phantom and living human bronchus. We evaluate the usefulness of the rapid prototype model of bronchial tree by comparing diameters of the cross sectional area bronchus segments of the original CT images and the rapid prototyping-derived models imaged by X-ray CT.

X선 CT영상으로부터 인체의 기관지 모델의 개발

본 논문에서는 X선 컴퓨터 단층 촬영으로부터 획득된 기관지의 3차원 영상으로부터 기관지의 구조 및 형태 정보를 추출할 수 있는 가능성을 조사하고, 분진 침착 모델의 수학적인 개발과 실험적인 검증에 사용될 수 있는 물리적인 공동 주형 모델을 개발한다. CT로부터 획득된 영상으로부터 수학적 모폴로지 기법에 의하여 폐의 기관지 영역을 검출한다. 검출된 폐의 기관지 영역의 체적 데이터를 3차원 공간상에서 나타낼 수 있는 표면 데이터를 STL(streolithography) 파일로 변환한 후에, 고속 프로토타입 기기에 입력하여 3차원 입체 형상을 제작한다. 이때 기존의 기관지 팬텀과 실제 정상인으로부터 획득된 CT 영상으로부터 각각의 공동 주형 모델을 제작하게 된다. CT 스캔하여 얻어진 원래의 영상과 제작된 공동 주형 모델을 CT 스캔하여 얻어진 영상에서의 기관지 영역의 단면 직경을 비교하여 생성된 폐 기관지 모델의 유용성을 검증하였다.