She, Wei;Zhao, Guotang;Yang, Guotao;Jiang, Jinyang;Cao, Xiaoyu;Du, Yi
Computers and Concrete
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제18권3호
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pp.319-336
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2016
In this study, both two- and three-dimensional (2D and 3D) finite-volume-based models were developed to analyze the heat transfer mechanisms through the porous structures of cellular concretes under steady-state heat transfer conditions and to investigate the differences between the 2D and 3D modeling results. The 2D and 3D reconstructed pore networks were generated from the microstructural information measured by 3D images captured by X-ray computerized tomography (X-CT). The computed effective thermal conductivities based on the 2D and 3D calculations performed on the reconstructed porous structures were found to be nearly identical to those evaluated from the 2D cross-sectional images and the 3D X-CT images, respectively. In addition, the 3D computed effective thermal conductivity was found to agree better with the measured values, in comparison with the 2D reconstruction and real cross-sectional images. Finally, the thermal conductivities computed for different reconstructed porous 3D structures of cellular concretes were compared with those obtained from 2D computations performed on 2D reconstructed structures. This comparison revealed the differences between 2D and 3D image-based modeling. A correlation was thus derived between the results of the 3D and 2D models.
Choi, Hang Suk;Choi, Hyun Gon;Kim, Soon Heum;Park, Hyung Jun;Shin, Dong Hyeok;Jo, Dong In;Kim, Cheol Keun;Uhm, Ki Il
Archives of Plastic Surgery
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제39권5호
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pp.477-482
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2012
Background The bone graft for the alveolar cleft has been accepted as one of the essential treatments for cleft lip patients. Precise preoperative measurement of the architecture and size of the bone defect in alveolar cleft has been considered helpful for increasing the success rate of bone grafting because those features may vary with the cleft type. Recently, some studies have reported on the usefulness of three-dimensional (3D) computed tomography (CT) assessment of alveolar bone defect; however, no study on the possible implication of the cleft type on the difference between the presumed and actual value has been conducted yet. We aimed to evaluate the clinical predictability of such measurement using 3D CT assessment according to the cleft type. Methods The study consisted of 47 pediatric patients. The subjects were divided according to the cleft type. CT was performed before the graft operation and assessed using image analysis software. The statistical significance of the difference between the preoperative estimation and intraoperative measurement was analyzed. Results The difference between the preoperative and intraoperative values were $-0.1{\pm}0.3cm^3$ (P=0.084). There was no significant intergroup difference, but the groups with a cleft palate showed a significant difference of $-0.2{\pm}0.3cm^3$ (P<0.05). Conclusions Assessment of the alveolar cleft volume using 3D CT scan data and image analysis software can help in selecting the optimal graft procedure and extracting the correct volume of cancellous bone for grafting. Considering the cleft type, it would be helpful to extract an additional volume of $0.2cm^3$ in the presence of a cleft palate.
Although CT has an advantage in describing the three-dimensional anatomical structure of the human body, it also has a disadvantage in that high doses are exposed to the patient. Recently, a deep learning-based image reconstruction method has been used to reduce patient dose. The purpose of this study is to analyze the dose reduction and image quality improvement of deep learning-based reconstruction (DLR) on the adult's chest CT examination. Adult lung phantom was used for image acquisition and analysis. Lung phantom was scanned at ultra-low-dose (ULD), low-dose (LD), and standard dose (SD) modes, and images were reconstructed using FBP (Filtered back projection), IR (Iterative reconstruction), DLR (Deep learning reconstruction) algorithms. Image quality variations with respect to varying imaging doses were evaluated using noise and SNR. At ULD mode, the noise of the DLR image was reduced by 62.42% compared to the FBP image, and at SD mode, the SNR of the DLR image was increased by 159.60% compared to the SNR of the FBP image. Based on this study, it is anticipated that the DLR will not only substantially reduce the chest CT dose but also drastic improvement of the image quality.
Cho, Hyung Rok;Roh, Tae Suk;Shim, Kyu Won;Kim, Yong Oock;Lew, Dae Hyun;Yun, In Sik
대한두개안면성형외과학회지
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제16권1호
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pp.11-16
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2015
Background: Source material used to fill calvarial defects includes autologous bones and synthetic alternatives. While autologous bone is preferable to synthetic material, autologous reconstruction is not always feasible due to defect size, unacceptable donor-site morbidity, and other issues. Today, advanced three-dimensional (3D) printing techniques allow for fabrication of titanium implants customized to the exact need of individual patients with calvarial defects. In this report, we present three cases of calvarial reconstructions using 3D-printed porous titanium implants. Methods: From 2013 through 2014, three calvarial defects were repaired using custom-made 3D porous titanium implants. The defects were due either to traumatic subdural hematoma or to meningioma and were located in parieto-occipital, fronto-temporo-parietal, and parieto-temporal areas. The implants were prepared using individual 3D computed tomography (CT) data, Mimics software, and an electron beam melting machine. For each patient, several designs of the implant were evaluated against 3D-printed skull models. All three cases had a custom-made 3D porous titanium implant laid on the defect and rigid fixation was done with 8 mm screws. Results: The custom-made 3D implants fit each patient's skull defect precisely without any dead space. The operative site healed without any specific complications. Postoperative CTs revealed the implants to be in correct position. Conclusion: An autologous graft is not a feasible option in the reconstruction of large calvarial defects. Ideally, synthetic materials for calvarial reconstruction should be easily applicable, durable, and strong. In these aspects, a 3D titanium implant can be an optimal source material in calvarial reconstruction.
Choi, Yona;Chun, Kook Jin;Kim, Eun San;Jang, Young Jae;Park, Ji-Ae;Kim, Kum Bae;Kim, Geun Hee;Choi, Sang Hyoun
한국의학물리학회지:의학물리
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제32권4호
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pp.99-106
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2021
Purpose: In this study, we aimed to manufacture a patient-specific gel phantom combining three-dimensional (3D) printing and polymer gel and evaluate the radiation dose and dose profile using gel dosimetry. Methods: The patient-specific head phantom was manufactured based on the patient's computed tomography (CT) scan data to create an anatomically replicated phantom; this was then produced using a ColorJet 3D printer. A 3D polymer gel dosimeter called RTgel-100 is contained inside the 3D printing head phantom, and irradiation was performed using a 6 MV LINAC (Varian Clinac) X-ray beam, a linear accelerator for treatment. The irradiated phantom was scanned using magnetic resonance imaging (Siemens) with a magnetic field of 3 Tesla (3T) of the Korea Institute of Nuclear Medicine, and then compared the irradiated head phantom with the dose calculated by the patient's treatment planning system (TPS). Results: The comparison between the Hounsfield unit (HU) values of the CT image of the patient and those of the phantom revealed that they were almost similar. The electron density value of the patient's bone and brain was 996±167 HU and 58±15 HU, respectively, and that of the head phantom bone and brain material was 986±25 HU and 45±17 HU, respectively. The comparison of the data of TPS and 3D gel revealed that the difference in gamma index was 2%/2 mm and the passing rate was within 95%. Conclusions: 3D printing allows us to manufacture variable density phantoms for patient-specific dosimetric quality assurance (DQA), develop a customized body phantom of the patient in the future, and perform a patient-specific dosimetry with film, ion chamber, gel, and so on.
Objective : The functional information of $^{11}C$-methionine positron emission tomography (MET-PET) images can be applied for Gamma knife radiosurgery (GKR) and its image quality may affect defining the tumor. This study conducted the phantom-based evaluation for geometric accuracy and functional characteristic of diagnostic MET-PET image co-registered with stereotactic image in Leksell $GammaPlan^{(R)}$ (LGP) and also investigated clinical application of these images in metastatic brain tumors. Methods : Two types of cylindrical acrylic phantoms fabricated in-house were used for this study : the phantom with an array-shaped axial rod insert and the phantom with different sized tube indicators. The phantoms were mounted on the stereotactic frame and scanned using computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and PET system. Three-dimensional coordinate values on co-registered MET-PET images were compared with those on stereotactic CT image in LGP. MET uptake values of different sized indicators inside phantom were evaluated. We also evaluated the CT and MRI co-registered stereotactic MET-PET images with MR-enhancing volume and PET-metabolic tumor volume (MTV) in 14 metastatic brain tumors. Results : Imaging distortion of MET-PET was maintained stable at less than approximately 3% on mean value. There was no statistical difference in the geometric accuracy according to co-registered reference stereotactic images. In functional characteristic study for MET-PET image, the indicator on the lateral side of the phantom exhibited higher uptake than that on the medial side. This effect decreased as the size of the object increased. In 14 metastatic tumors, the median matching percentage between MR-enhancing volume and PET-MTV was 36.8% on PET/MR fusion images and 39.9% on PET/CT fusion images. Conclusion : The geometric accuracy of the diagnostic MET-PET co-registered with stereotactic MR in LGP is acceptable on phantom-based study. However, the MET-PET images could the limitations in providing exact stereotactic information in clinical study.
Ji-Won Jeon;Kyu-Won Kang;Woo-Keyoung Kim;Sook Yang;Byung-Jae Kang
Journal of Veterinary Science
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제25권1호
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pp.2.1-2.14
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2024
Background: Sufficient surgical resection is necessary for effective tumor control, but is usually limited for vertebral tumors, especially in the cervical spine in small animal neurosurgery. Objective: To evaluate the primary stability and safety of customized three-dimensional (3D)-printed implants for cervical spine reconstruction after total vertebrectomy. Methods: Customized guides and implants were designed based on computed tomography (CT) imaging of five beagle cadavers and were 3D-printed. They were used to reconstruct C5 after total vertebrectomy. Postoperative CT images were obtained to evaluate the safety and accuracy of screw positioning. After harvesting 10 vertebral specimens (C3-C7) from intact (group A) and implanted spines (group B), implant stability was analyzed using a 4-point bending test comparing with groups A and C (reconstituted with plate and pins/polymethylmethacrylate after testing in Group A). Results: All customized implants were applied without gross neurovascular damage. In addition, 90% of the screws were in a safe area, with 7.5% in grade 1 (< 1.3 mm) and 2.5% in grade 2 (> 1.3 mm). The mean entry point and angular deviations were 0.81 ± 0.43 mm and 6.50 ± 5.11°, respectively. Groups B and C significantly decreased the range of motion (ROM) in C3-C7 compared with intact spines (p = 0.033, and 0.018). Both groups reduced overall ROM and neutral zone in C4-C6, but only group B showed significance (p = 0.005, and 0.027). Conclusion: Customized 3D-printed implants could safely and accurately replace a cervical vertebra in dog cadavers while providing primary stability.
Background: Nonsyndromic craniosynostosis is a relatively common craniofacial anomaly and various techniques were introduced to achieve its operative goals. Authors found that by using smaller bone fragments than that used in conventional cranioplasty, sufficiently rigid bone union and effective regeneration capacity could be achieved with better postoperative outcome, only if their stable fixation was ensured. Methods: Through bicoronal incisional approach, involved synostotic cranial bone together with its surrounding areas were removed. The resected bone flap was split into as many pieces as possible. The extent of this 'multi-split osteotomy' depends on the degree of dysmorphology, expectative volume increment after surgery and probable dead space caused by bony gap between bone segments. Rigid interosseous fixation was performed with variable types of absorbable plate and screw. In all cases, the pre-operational three-dimensional computed tomography (3D CT) was checked and brain CT was taken immediately after the surgery. Also about 12 months after the operation, 3D CT was checked again to see postoperative morphology improvement, bone union, regeneration and intracranial volume change. Results: The bony gaps seen in the immediate postoperative brain CT were all improved as seen in the 3D CT after 12 months from the surgery. No small bone fragment resorption was observed. Brain volume increase was found to be made gradually, leaving no case of remaining epidural dead space. Conclusion: We conclude that it is meaningful in presenting a new possibility to be applied to not only nonsyndromic craniosynostosis but also other reconstructive cranial vault surgeries.
전산화단층검사에서 조영제를 자동주입기를 이용해 주입하여 검사하는 경우에 혈관 외 유출된 성인환자를 대상으로 하였다. 환자의 혈관외유출 사고의 조영제 양은 47 ml로 오른쪽 손목 부위가 부종을 동반하였다. 혈관외유출된 손상부위를 axial 스캔하여 MPR (multi-planar reformation), MIP (maximum intensity protection), volume rendering, SSD (shaded-surface display) 기법으로 구성하였다. 이러한 3D 영상은 조영제의 혈관외유출 환자의 예방 및 사후 조치에 적절한 치료계획의 방법으로 기대된다.
전산화단층촬영에서 조영제를 자동주입기로 주입하는 과정에서 발생하는 혈관외유출은 조직의 괴사 및 손상의 원인이 되고 있다. 대량의 혈관외유출은 구획증후군으로 발전하여 근막절개술을 시행하는 경우가 발생한다. 혈관외유출이 발생한 환자를 대상으로 혈관외유출 범위 및 부위 정도를 평가하기 위해 CT 검사에서 경정맥에 조영제을 주입하는 과정에서 혈관외유출이 발생한 환자를 대상으로 하였다. 조영제에 의한 혈관외유출 범위 및 손상을 확인하기 조영제 주입부위의 목 및 가슴의 부위를 MDCT를 이용하여 스캔하였다. 경정맥 주사부위의 혈관외유출부위를 MPR, MIP와 볼륨 렌더링의 3차원영상을 3D 프로그램을 이용하여 묘출하였다. 3차원 재구성 영상은 높은 해상력과 정확도를 제공하여 혈관외유출 범위 및 부위를 확인 하여, 환자의 예방의 필요성 및 사후 조치 및 적절한 치료와 수술 계획에 유용하게 이용될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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