Design and implementation of a digital phantom for the analysis of radiomic features

Computed Tomography (CT) has significantly transformed medicine, offering high-resolution images of the internal structures of the body from which it is possible to extract numerous image features, named radiomic features. Although these features facilitate a thorough assessment of the properties of tissues and lesions, their application in medicine is hindered by the absence of standardized protocols for their extraction and their susceptibility to variations in image acquisition and reconstruction parameters. The concept of "digital phantom" emerges as a promising solution to understand how such parameters affect radiomic features avoiding patient radiation exposure and resource-intensive procedures associated with printed phantoms. The objective of this work is to design a digital phantom and simulate a CT acquisition to provide a versatile instrument to investigate the impact of different parameters on radiomic features. The creation of the phantom and the reconstruction of the corresponding CT image with varying parameters allows to investigate the influence of image parameters on radiomic features, contributing to the advancement of radiomics research.

La Tomografia Computerizzata (TAC) ha trasformato in modo significativo la medicina, offrendo immagini ad alta risoluzione delle strutture interne del corpo, dalle quali è possibile estrarre numerose features (caratteristiche), denominate features radiomiche. Sebbene queste features facilitino una valutazione approfondita delle proprietà dei tessuti e delle lesioni, la loro applicazione in medicina è ostacolata dall’assenza di protocolli standardizzati per la loro estrazione e dalla loro suscettibilità alle variazioni dei parametri di acquisizione e ricostruzione dell’immagine. Il concetto di "fantoccio digitale" si dimostra essere una soluzione promettente per capire come tali parametri influenzino le features radiomiche, evitando l’esposizione del paziente alle radiazioni e le dispendiose procedure associate ai fantocci fisici. L’obiettivo di questo lavoro è di progettare un fantoccio digitale e simulare un’acquisizione TAC in modo da fornire uno strumento versatile per esaminare l’impatto di diversi parametri sulle features radiomiche. Grazie alla possibilità di controllare la costruzione del fantoccio, la sua successiva ricostruzione e i parametri da modificare, lo strumento sviluppato fornisce un metodo per testare l’influenza dei parametri sulle features radiomiche, contribuendo in modo significativo al progresso della ricerca in radiomica.