Development of BMD Phantom using 3D Printing

DXA is the most commonly used BMD examination equipment with the best performance on reflecting the biological alteration with tiny change of bone density. In spite of the importance of the quality control to maintain the accuracy and precision of the examination, considerable number of hospitals are not conducting QC due to the difficulty and high cost of the phantom product. This study develops the cross revision phantom with 3D printer and the change of the degree of infilling filaments which can be readily secured, and provides the usefulness assessment of the developed phantom by comparing with existing products. The Hounsfield Units of ABS, TPU, PLA, 30% Cu-PLA, and 30% Al-PLA are assessed. The Hounsfield Units result at infilling rate 100% was $-149.74{\pm}2.36$, $-55.62{\pm}7.14$, $-7.68{\pm}3.82$, $87.53{\pm}1.07$, and $1795.20{\pm}16.15$. The L1, L2, L3 BMD of 3D printing phantom with linear regression model were $0.620{\pm}0.010g/cm^2$, $1.092{\pm}0.025g/cm^2$, $1.554{\pm}0.026g/cm^2$ which are statistically relevant to the existing phantom products. This result provides the base line data for various medical phantom produce and capability of proper quality control of DXA equipment.

3D 프린팅을 이용한 골밀도 팬텀 개발

DXA 검사는 작은 골량의 변화로 발생하는 생물학적 변화를 가장 잘 반영할 수 있어 임상에서 우수한 성능을 발휘하는 골밀도 검사 장치이다. 검사의 정확도와 정밀도의 유지를 위하여 정도관리가 필수적으로 수행되어야 하지만 팬텀의 제작이 어렵고 상대적으로 고가의 가격이기 때문에 병원마다 보유하지 않고 있는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 3D 프린터 및 시중에서 손쉽게 구할 수 있는 필라멘트의 내부채움 정도의 변화를 이용하여 교차보정 팬텀을 개발하고 상용화된 팬텀과의 비교 평가를 통해 유용성을 평가하였다. 팬텀의 개발을 위해 ABS, TPU, PLA, 30% Cu-PLA, 30% Al-PLA의 HU을 평가하였으며 각각 내부 채움 100%에서 $-149.74{\pm}2.36$, $-55.62{\pm}7.14$, $-7.68{\pm}3.82$, $87.53{\pm}1.07$, $1795.20{\pm}16.15$의 HU를 나타내었다. 선형회귀분석이 적용된 3D 프린팅 팬텀의 L1, L2, L3 골밀도는 $0.620{\pm}0.010g/cm^2$, $1.092{\pm}0.025g/cm^2$, $1.554{\pm}0.026g/cm^2$으로, 기존 팬텀과 통계적으로 높은 관련성을 보였다. 이를 활용한다면, DXA 장치의 적절한 정도관리가 가능할 것이며, FDM 3D 프린팅을 이용한 다양한 의료용 팬텀 제작에 기초 자료로 활용될 것으로 사료된다.