Quantitative assessments of geometric errors for rapid prototyping in medical applications

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2011
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Abstract
El Prototipado Rápido (PR), tecnología utilizada para construir modelos tridimensionales (3D) o réplicas de objetos, ha tomado gran importancia en aplicaciones médicas, especialmente para planificación de cirugías, diseño de prótesis y docencia. La precisión geométrica de los modelos PR es esencial para estas aplicaciones médicas. El método más común para evaluar la precisión geométrica es identificar puntos anatómicamente relevantes en el objeto original y en el modelo PR y comparar las distancias lineales entre pares de puntos correspondientes. Este tipo de métrica sufre de ciertas ambigüedades y puede llevar a una mala medición del error. Como método alternativo para medir el error, proponemos dos enfoques: (1) Generar una métrica para evaluar la precisión global, usando índices que comparen los volúmenes de la estrutura original y el modelo PR, calculados sobre imágenes de Tomografía Computarizada, y (2) Generar una métrica para evaluar la precisión local, comparando las superficies del objeto original y del modelo PR.
El error local se muestra en una representación 3D de la superficie usando un código de colores, lo que permite diferenciar las regiones sobre estimadas, subes- timadas o correctamente estimadas. Las mediciones del error global y local requieren del uso de una etapa de registro utilizando Información Mutua, segmentación usando el algoritmo Ac- tive Contours Without Edges, cálculo de los índices volumétricos sobre las segmentaciones, triangulación usando el algoritmo Marching Cubes, y cálculo del error local sobre las trian- gulaciones. Los resultados muestran que el método propuesto se puede aplicar en diferentes objetos sin ningún cambio, demostrando ser una herramienta que provee índices volumétricos simples y representativos de la precisión geométrica con que modelos PR son construidos.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2011
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