Az orvosi képalkotó eszközök mellett alkalmazott fizikai fantomok lehetővé teszik az egyes modalitások képalkotó képességeinek átfogó analízisét, illetve azok speciális kalibrálását. Ezen felül igen előnyösen alkalmazhatók új képalkotási technikák és algoritmusok kifejlesztésében és tesztelésében anélkül, hogy valódi pácienseket kellene bevonni a folyamatokba. Felhasználásuk kifejezett előnye, hogy azonos feltételek mellett ismételhető és összehasonlítható vizsgálatokat tesznek lehetővé. A 3D nyomtatás komplex és célorientált termékeket előállítani képes, relatíve alacsony üzemeltetési költségű, automatizált, additív gyártási megoldások összessége, mely technológia rohamos fejlődése és sokoldalúsága az orvosi képalkotás területén is új lehetőségeket teremtett. Az elmúlt években számos közlemény taglalta, hogy bizonyos képalkotó modalitásoknál és konkrét diagnosztikus kérdések esetén a 3D nyomtatási technológiák megfelelő módszert nyújtanak fantomok hatékony tervezésére és előállítására. A nukleáris kardiológia területén számos olyan diagnosztikai kihívás mutatkozik, melyre a jelenleg elterjedt, egyszerűsített geometriával rendelkező fantomkonstrukciók használata mellett kidolgozott eljárások nem adnak hatékony megoldást, így e téren felmerült az igény, anatómiailag helyes, könnyen előállítható és hatékonyan alkalmazható képminőség fantomokra. A 3D nyomtatási technológia egyre inkább megjelenik az MR radiomika területén is. Ugyanakkor jelenleg igen kevés az ilyen fantomkonstrukciókról szóló közlemény, mivel a textúra számolásokhoz kifejezetten nehéz, mind időben, mind összetettségben elegendően heterogén fantomokat alkotni, illetve ezeket reprodukálható módon előállítani. Új, struktúrájukban heterogén, nyomtatott fantomok létrehozását éppen ez, a területen tapasztalható hiátus motiválja, hiszen a kvantitálható radiomikai kiértékelés különösen fontos az egyébként nem kvantitatív MR képalkotás esetén. Az értekezést megalapozó kutatások során specifikus, szálolvasztásos (FDM) 3D nyomtatási technológiával politejsav (PLA), valamint, polietilén tereftalát glikol (PETG) filament anyagból előállított, páciens adatokra épülő, antropomorf, valamint matematikai, absztrakt fantomok szélesebb körű alkalmazhatóságát elemeztük a nukleáris kardiológia, illetve az MRI képalkotás területén. Vizsgálataink egyik részében azt tanulmányoztuk, hogy a SPECT/CT diagnosztika kardiológiai alkalmazásához készíthető-e olyan nyomtatott, antropomorf szívfantom, amellyel hatékonyan analizálhatók az eljárás leképzési tulajdonságai. Tanulmányoztuk továbbá, két, eltérő típusú, absztrakt textúrával rendelkező, 3D printelt fantomkonstrukció MRI felvételei esetén a textúra analízis módszereit, azok eredményeit és megbízhatóságukat.

Physical phantoms used alongside medical imaging devices allow comprehensive analysis of the imaging capabilities of each modality and their specific calibration. In addition, they can be used to great advantage in the development and testing of new imaging techniques and algorithms without the need to involve real patients in the process. A distinct advantage of their use is that they allow repeatable and comparable tests under the same conditions. 3D printing is a set of automated, additive manufacturing solutions capable of producing complex and purpose-driven products at relatively low operating costs, and the rapid development and versatility of this technology has created new opportunities in the field of medical imaging. In recent years, a number of publications have shown that for certain imaging modalities and specific diagnostic questions, 3D printing technologies offer a suitable method for the efficient design and fabrication of phantoms. In the field of nuclear cardiology, there are a number of diagnostic challenges that are not effectively addressed by the current procedures using simplified geometry phantom constructs, and the need for anatomically correct, easily produced and efficiently applied image quality phantoms has arisen. 3D printing technology is also increasingly emerging in the field of MR radiomics. However, there are currently very few publications on such phantom constructs, as it is particularly difficult to create phantoms that are sufficiently heterogeneous in both time and complexity for texture computations, and to produce them in a reproducible way. The creation of new, structurally heterogeneous, printed phantoms is motivated by this gap in the field, as quantifiable radiomic evaluation is particularly important for otherwise unquantifiable MR imaging. During the research underlying the dissertation, we analyzed the broader applicability of patient-specific anthropomorphic and mathematical abstract phantoms produced using specific fused deposition modeling (FDM) 3D printing technology with polylactic acid (PLA) and polyethylene terephthalate glycol (PETG) filament materials in the fields of nuclear cardiology and MRI imaging. In one part of our investigations, we explored whether a printed anthropomorphic heart phantom could be created for SPECT/CT diagnostic applications in cardiology to efficiently analyze the imaging characteristics of the procedure. Additionally, we examined the methods, results, and reliability of texture analysis for two different types of 3D printed phantom constructions with abstract textures in MRI images.