Polygonal mesh generation from computed tomography images

Over the last decade, 3D modeling and printing have provided fundamental support in the medical and surgical fields, becoming prominent tools for academic training and pre-operative planning. The reproduction of various anatomical regions through 3D printing allows students and trainees to practice at lower costs compared to previously used methods. Simultaneously, the three-dimensional visualization of the surgical site enables surgeons to conduct more accurate preliminary studies and, when combined with simulation methods, to predict the organism's behavior in the operating room. This thesis aims to develop an application for converting images obtained via Computed Tomography (CT) into polygonal meshes optimized for physical simulations. The main objective is to create an application capable of producing valid results within a short interval of time, even on hardware with limited computational power. This is achieved through the implementation of the Marching Cubes algorithm, which is characterized by high parallelization potential and the ability to easily customize the desired level of detail.

Nell'ultimo decennio la modellazione e la stampa 3D hanno fornito un supporto fondamentale in ambito medico e chirurgico, diventando uno strumento di rilievo per la preparazione accademica e la pianificazione pre-operatoria. La riproduzione di vari organi con stampa 3D consente a studenti o tirocinanti di esercitarsi con costi inferiori rispetto ai metodi precedentemente utilizzati, mentre la visualizzazione tridimensionale della sezione dove il paziente dovrà essere operato consente ai chirurghi uno studio preliminare più accurato e di predirne il comportamento in sala operatoria se utilizzata insieme a metodi di simulazione. Questa tesi si propone di sviluppare un'applicazione per la conversione di immagini ottenute tramite Tomografia Computerizzata (CT) in mesh poligonali ottimizzate per l'applicazione di simulazioni fisiche. L'obiettivo principale è realizzare un'applicazione capace di produrre risultati validi in un breve lasso di tempo anche su hardware con potenza di calcolo limitata. Ciò viene effettuato tramite l'implementazione dell'algoritmo Marching Cubes, caratterizzato da un'elevata predisposizione alla parallelizzazione e dalla possibilità di personalizzare agevolmmente il livello di dettaglio desiderato.