Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής του τμήματος Ιατρικής του Πανεπιστημίου Πατρών, υπό την επίβλεψη του Καθηγητή Ιατρικής Φυσικής Γεώργιου Νικηφορίδη. Ασχολείται στο πρώτο μέρος με το θεωρητικό υπόβαθρο σχετικά με τη δημιουργία αθηρωματικών πλακών στα αιμοφόρα αγγεία και το ρόλο που παίζει η υπολογιστική ρευστοδυναμική στην επίλυση του συγκεκριμένου προβλήματος. Στο εισαγωγικό αυτό κεφάλαιο δίνονται επίσης βιβλιογραφικά κάποιες μελέτες, που έχουν γίνει σχετικά με τη λύση του προβλήματος. Το δεύτερο μέρος της εργασίας ασχολείται με την επεξεργασία και τρισδιάστατη ανακατασκευή ιατρικών εικόνων DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) τεσσάρων μοντέλων, που προέρχονται από αξονικό τομογράφο, με τη χρήση του λογισμικού VMTK (Vascular Modeling ToolKit). Οι ιατρικές εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονταν από δύο πειραματικά μοντέλα κόνικλων φυσιολογικά και με υποκείμενη αθηρωματική στένωση της νεφρικής αρτηρίας (Renal Artery Stenosis, RAS) και δύο ανθρώπινων με στένωση ουρήθρας. Η συγκεκριμένη διαδικασία υλοποιείται με τη χρήση του λογισμικού VMTK και παρατίθεται στο Παράρτημα της εργασίας. / This postgraduate thesis was accomplished on the laboratory of Medical Physics, University of Patras, with Professor Nikiforidis G. as the supervisor. The first part deals with the theoretical background for the construction of atheromatic plates in the blood cells, together with the state of the art of computational fluid dynamic methods concerning the field. This introductory chapter also includes studies as references, which deal with similar problems. The second part relates to three-dimensional reconstruction of medical images (Digital Imaging and Communications in Medicine, DICOM). Four models coming from a CAT (Computerized Axial Tomography) are processed with the use of VMTK (Vascular Modeling Toolkit) software. The images under use came from 2 experimental rabbit models which showed no pathology, 2 subjected to RAS (Renal Artery Stenosis) and 2 human models with urethra stenosis. The process took place using the VMTK software platform and is given analytically in the annex.

Cerebral aneurysm formation, growth, and rupture are active areas of investigation in the medical community. To model and test the mechanical processes involved, small aneurysm (< 5 mm) segmentations need to be performed quickly and reliably for large patient populations. In the absence of robust automatic segmentation methods, the Vascular Modeling Toolkit (VMTK) provides scripts for the complex tasks involved in computer-assisted segmentation. Though these tools give researchers a great amount of flexibility, they also make reproduction of results between investigators difficult and unreliable. We introduce a VMTK pipeline protocol that minimizes the user interaction for vessel and aneurysm segmentation and a training method for new users. This protocol allows for decision tree handling for CTA and MRA images. Furthermore, we investigate the variation between two expert users and two novice users for six patients using shape index measures developed by Ma et al. and Raghavan et al.