ADC-testausfantomi OP3D Pro hammasröntgenlaitteelle
Enholm, Jonne (2023)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202303073161
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202303073161
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella ja valmistaa hammasröntgenlaitteen tuotantolinjalle testaustyökalu, fantomi, jonka avulla voitaisiin testata laitteen Automatic Dose Control -ominaisuutta. Laite kykenee itsenäiseen kuvausparametrien valintaan ja sen tekemien valintojen toistettavuus on testattava standardien mukaisesti tuotantolinjalla. Toimivalla testausfantomilla voitaisiin korvata aiemmin käytössä olleet aidoista ihmiskalloista valmistetut fantomit ja eliminoida niistä aiheutuvat ongelmat. Työn tilasi Tuusulassa toimiva PaloDex Oy.
Työssä käydään läpi fantomeiden ja röntgenkuvaamisen teoriaa. Panoraamaröntgentekniikkaan kiinnitetään erityistä huomiota. Myös julkaistuihin samankaltaisiin töihin ja niiden toteuttamistapoihin on tutustuttu.
Työ toteutettiin analysoimalla eri paksuisten alumiinikerrosten vaikutusta säteilyn intensiteettiin laitteen sensorilla mittaamalla pikseleiden harmaa-arvoja ennalta määritellyn kaavan mukaisesti käsitellyistä kuvista ennalta määritellyllä alueella. Tuloksia verrattiin tavanomaisesta kallofantomista otetusta kuvasta tehtyyn mittaukseen, joka oli tehty vastaavalla kaavalla. Kuvien käsittely ja mittaukset tehtiin ImageJ -ohjelmalla ja analysointi MS Excelillä.
Analyysin tuloksena todettiin, että 29–31 mm paksu alumiinikappale vastaisi vaimennukseltaan referenssinä toiminutta kallofantomia. Fantomista ja sen kiinnikkeestä tehtiin PTC Creossa 3D-mallit ja työkuvat jotka lähetettiin tehtaan protopajalle. Kiinnikkeen ja fantomin välille suunniteltiin ruuvilla kiristettävä liitos jolla fantomin oikeaa paikkaa kuva-alueella oli helpompi hakea. Molemmat osat valmistettiin alumiiniseoksesta EN AW 6082 koneistamalla. Kiinnikkeen ja laitteen välille käytettiin olemassa olevaa kiinnitysmekanismia. Fantomikokoonpanolle tehtiin kaksi suunnittelukierrosta. Lopulliseksi jäänyt kokoonpano todettiin testauksessa toimivaksi. Toistettavuustestin tulos oli 1,07 % tuotannon ylärajan ollessa <4 %. The aim of this thesis was to design and manufacture a testing tool, a phantom, to be used for testing Automatic Dose Control feature on a dental X-ray device production line. The device is capable of independent selection of imaging parameters and the repeatability of the selection has to be tested in production for compliance to standards. Real skull phantoms used earlier for testing, and the problems they caused could be replaced with a working fixed test phantom. This thesis was ordered by PaloDex Oy, which operates in Tuusula, Finland.
The thesis contains basic theory of X-ray imaging and medical phantoms. Panoramic X-ray technique is covered more closely. Also, some earlier publications of similar topics were reviewed.
The thesis was implemented by analyzing the effect of different aluminium thicknesses to the beam intensity on the device X-ray sensor by measuring gray values in image pixels. The gray values were measured from a pre-defined area in the test images that were first manipulated according to a specified procedure. The results were then compared to a measurement done with a conventional reference skull image acquired in the same manner. Image manipulation and gray value measurements of the images was done with ImageJ program and analysis with MS Excel.
As a result, it was concluded that aluminium of thickness 29–31 mm had similar attenuation of the beam than the reference skull. 3D CAD models and technical drawings of the phantom block and holder were created in PTC Creo and sent to factory proto shop. A screw tightened sliding joint was designed between the block and the holder for easier positioning of the phantom. Both parts were machined from EN AW 6082 aluminium alloy. An existing attachment mechanism was used between the phantom assembly and the device. Revision 2 was the final version of the assembly, and it was defined as functional in testing. Repeatability test yielded 1.07 % with <4 % as the acceptance limit.
Työssä käydään läpi fantomeiden ja röntgenkuvaamisen teoriaa. Panoraamaröntgentekniikkaan kiinnitetään erityistä huomiota. Myös julkaistuihin samankaltaisiin töihin ja niiden toteuttamistapoihin on tutustuttu.
Työ toteutettiin analysoimalla eri paksuisten alumiinikerrosten vaikutusta säteilyn intensiteettiin laitteen sensorilla mittaamalla pikseleiden harmaa-arvoja ennalta määritellyn kaavan mukaisesti käsitellyistä kuvista ennalta määritellyllä alueella. Tuloksia verrattiin tavanomaisesta kallofantomista otetusta kuvasta tehtyyn mittaukseen, joka oli tehty vastaavalla kaavalla. Kuvien käsittely ja mittaukset tehtiin ImageJ -ohjelmalla ja analysointi MS Excelillä.
Analyysin tuloksena todettiin, että 29–31 mm paksu alumiinikappale vastaisi vaimennukseltaan referenssinä toiminutta kallofantomia. Fantomista ja sen kiinnikkeestä tehtiin PTC Creossa 3D-mallit ja työkuvat jotka lähetettiin tehtaan protopajalle. Kiinnikkeen ja fantomin välille suunniteltiin ruuvilla kiristettävä liitos jolla fantomin oikeaa paikkaa kuva-alueella oli helpompi hakea. Molemmat osat valmistettiin alumiiniseoksesta EN AW 6082 koneistamalla. Kiinnikkeen ja laitteen välille käytettiin olemassa olevaa kiinnitysmekanismia. Fantomikokoonpanolle tehtiin kaksi suunnittelukierrosta. Lopulliseksi jäänyt kokoonpano todettiin testauksessa toimivaksi. Toistettavuustestin tulos oli 1,07 % tuotannon ylärajan ollessa <4 %.
The thesis contains basic theory of X-ray imaging and medical phantoms. Panoramic X-ray technique is covered more closely. Also, some earlier publications of similar topics were reviewed.
The thesis was implemented by analyzing the effect of different aluminium thicknesses to the beam intensity on the device X-ray sensor by measuring gray values in image pixels. The gray values were measured from a pre-defined area in the test images that were first manipulated according to a specified procedure. The results were then compared to a measurement done with a conventional reference skull image acquired in the same manner. Image manipulation and gray value measurements of the images was done with ImageJ program and analysis with MS Excel.
As a result, it was concluded that aluminium of thickness 29–31 mm had similar attenuation of the beam than the reference skull. 3D CAD models and technical drawings of the phantom block and holder were created in PTC Creo and sent to factory proto shop. A screw tightened sliding joint was designed between the block and the holder for easier positioning of the phantom. Both parts were machined from EN AW 6082 aluminium alloy. An existing attachment mechanism was used between the phantom assembly and the device. Revision 2 was the final version of the assembly, and it was defined as functional in testing. Repeatability test yielded 1.07 % with <4 % as the acceptance limit.