• 제목/요약/키워드: 분할방사선치료

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고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 이용한 한국인 성인여성 복셀팬텀 VKH-Woman 개발 (Development of a Korean Adult Female Voxel Phantom, VKH-Woman, Based on Serially Sectioned Color Slice Images)

  • 정종휘;염연수;한민철;김찬형;함보경;황성배;김성훈;이동명
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제23권3호
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    • pp.199-208
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    • 2012
  • 전신에 대해 방사선에 민감한 주요장기가 미리 정의된 인체 전산팬텀(compuational human phantom)은 의료분야에서 방사선 치료에 의한 이차암 위험도 평가 및 진단방사선에 의한 유효선량 평가 등에 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 한국인 여성사체에 대한 고해상도 연속절단면 컬러해부영상을 이용하여 장기 및 조직을 전신에 걸쳐 약 2 mm 간격으로 정밀하게 분할하였고, 이를 이용하여 몬테칼로 전산모사에 사용될 수 있는 VHK-Woman 복셀팬텀을 개발하였다. VKH-Woman 복셀팬텀은 키 160 cm, 몸무게 52.72 kg으로 한국인 여성의 표준체형에 가까우며, 유효선량을 계산할 수 있도록 ICRP 103에 제시된 27개 장기 및 기타 관심장기 12개를 포함한다. VKH-Woman의 복셀 해상도는 $1.976{\times}1.976{\times}2.0619mm^3$이며 복셀행렬의 크기는 $261{\times}109{\times}825$이고, 몬테칼로 코드에 입력하여 사용될 수 있도록 이진파일과 ASCII 파일 형식으로 데이터화되었다.

인체 암세포주에서 방사선감수성의 지표간의 상호관계 (Correlation Between the Parameters of Radiosensitivity in Human Cancer Cell Lines)

  • 박우윤;김원동;민경수
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제16권2호
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    • pp.99-106
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    • 1998
  • 목적 : 임상에서 발생빈도가 높은 위선암, 폐선암, 망막세포종, 자궁경부 편평상피암의 4가지 인 체암세포주(MKN-45, PC-14, Y-79, HeL)를 이용하여 방사선조사후 세포생존분획 및 세포생존곡선의 모양을 결정하는 지표를 구하고 방사선조사후 손상 회복정도를 측정하여 이들 여러 지표간의 상관관계 여부를 구명하기 위하여 본실험을 시행하였다. 대상 및 방법 :각 세포주의 방사선감수성을 보기 위하여 1, 2, 3, 5, 7 및 10Gy의 방사선을 1 회 조사하였고 방사선조사후 준치사손상 회복정도를 보기 위하여 5Gy씩 2회의 방사선조사를 0, 1, 2, 3, 4, 6 및 24시간 간격으로 시행하였다. 세포의 생존분획은 $Sperman-K\"{a}rbor$ 방법으로 세포집락형성능력을 측정하여 산출하였으며 생존곡선의 수학적 분석은 linear-quadratic(LQ), multitarget-single hit(MS) 모형과 mean inactivation $dose(\v{D})$를 이용하였다. 결과 : 방사선조사후의 세포생존 실험결과 2Gy에서의 세포생존분획(SF2)은 0.174에서 0.85까지 다양하게 나타났으며 Y-79는 유의하게 낮은 SF2를, PC-14는 높은 SF2를 나타내었다(p<0.05, t-test). LQ model로 분석한 방사선 세포생존곡선의 분석결과 Y-79, MKN-45, HeLa, PC-14에서 ${\alpha}$가 각각 0.603, 0.355, 0.275, 0.102이었고 ${\beta}$는 각각 0.005, 0.016, 0.025, 0.027이었다. MS model로 분석한 결과는 Y-79, MKN-45, HeLa, PC-14에서 Do가 각각 1.59, 1.84, 1.88, 2.52였고 n은 0.97, 1.46, 1.52, 1.69를 보였다. 한편 Gauss-Laguerre방법으로 계산한 $\v{D}$는 Y-79, MKN-45, HeLa, PC-14에서 각각 1.62, 2.37, 2.61, 3.95였다. SF2가 감소함에 따라 ${\alpha}$값은 증가하였고 Do, $\v{D}$값은 감소하였으며 이들간의 Pearson 상관계수는 각각 0.953, 0.993, 0.999였다. (p<0.05). 분할조사에 의한 준치사손상 회복정도는 약 4시간 내외에 포화상태에 도달하였으며 포화상태의 recovery ratio(RR)는 2에서 3.79 사이였다. RR은 방사선감수성의 지표인 SF2, ${\alpha}$, ${\beta}$, Do, $\v{D}$과 통계학적으로 유의한 상관관계를 나타내지 않았다. 결론 : 본 연구의 결과 네가지 인체상피암세포주의 내재적 발사선감수성은 서로 상이하였으며 Y-79가 가장 민감하였고, MKN-45와 HeLa는 각각 중등도의 방사선감수성을 나타냈으며 PC-14는 방사선감수성이 가장 낮았다. 이와같은 감수성의 차이는 SF2, ${\alpha}$, Do와 $\v{D}$의 차이로 나타났으며 띠들간에는 밀접한 상관관계를 나타내었다. 방사선에 의한 준치사손상 회복력은 MKN-45와 HeLa에서 높게 나타났고 회복력과 방사선감수성과는 무관하였다. 각 암세포주에 따르는 이와같은 지표들은 향후 방사선치료 효과를 높이기 위한 방사선생물학 실험의 기초 자료로서 이용되어 질 수 있을 것이다.

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VRML을 이용하는 3 차원 융합 영상의 가시화와 위치 측정 구현 : 간질 환자의 적용 예

  • 이상호;유선국;정해조;강원석;성민모;이재훈;김새롬;김희중
    • 한국의학물리학회:학술대회논문집
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    • 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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    • pp.50-50
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    • 2003
  • World Wide Web (WWW)에서 Virtual Reality Modeling Language (VRML)를 이용하는 3 차원 (3D) 디스플레이는 사용자에게 직관적인 정보를 더 효과적으로 제공해 준다. 웹을 기반으로 하는 해부학적 영상과 융합되는 기능적 영상의 3D 가시화는 아직까지 체계적인 방식으로 연구가 활발히 진행되지 않았다. 이 연구의 목적은 2D 영상들과 함께 웹에서 VRML을 이용하여 구현되는 3D 해부학적 표면 영상들과 기능적 표면 영상들을 동시적으로 관찰할 수 있게 하고 VRML을 통해 만들어진 거리 측정 도구를 가지고 관심영역의 공간적인 위치 정보를 제공하는 것이다. 본 연구에서는 한 명의 간질 환자로부터 Magnetic Resonance (MR) 축면 영상과 발작기 및 발작간기 Single Photon Emission Computed Tomo graphy (SPECT) 축면 영상들을 각각 획득하였다. 발작 진원지의 확인을 향상시키기 위해서 subtraction ictal SPECT co registered to MRI (SISCOM) 을 수행하였다. SISCOM 결과로 나타난 각 2D 영상들은 모든 voxel 들의 평균 값 위로 1 표준편차와 2 표준편차에 해당하는 문턱 이상의 영상 값을 갖도록 하였다. SISCOM으로 나타나는 간질 발작 진원지들과 MRI 영상에서 회색질, 백색질 및 뇌척수액의 경계들을 각각 분할하고 marching cube 알고리즘에 의해 VRML 표면 영상들로 나타내었다. 축면 영상에서 실제 거리를 나타내는 x, y 축의 길이를 측정하고 z 축선의 길이를 계산하였다. VRML을 이용한 거리 측정 도구를 만들어 이전의 VRML 표면 영상들과 융합하였다. MRI 영상을 이용하여 3D 표면 영상들의 단면을 나타내고 3D 표면 영상들의 투명도를 설정하기 위해 Java Script 루틴을 사용자 인터페이스 도구로서 삽입하였다. 웹 페이지에서 구현되는 3D 표면 영상들의 투명도와 관찰 위치를 조절함에 따라 모델들 사이의 공간적인 정보를 직관적으로 알 수 있었다. 간질 발작 진원지에 대응하는 해부학적 구조를 3D 표면 영상들을 가로지르는 MRI 평면 영상들을 통해서 확인하였다. 결론적으로 본 연구에서 제시하는 웹에 근거한 3D 융합 영상의 가시화와 위치 측정은 진단 및 치료 방사선학과 외과학 등의 분야에서 온라인 방식의 연구와 교육에 있어 많은 도움을 줄 것이다.

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DICOM 영상과 설계 모델링을 융합한 외이도의 형태적 변화 관찰 연구 (An Observational Study on the Morphological Changes of the External Ear Canal by Converging DICOM Imaging and Design Modeling)

  • 김형균
    • 한국융합학회논문지
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    • 제10권11호
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    • pp.173-179
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    • 2019
  • DICOM 영상은 인체의 진단과 치료에 중요한 역할을 하고 있으며 설계모델링은 목적에 따라 형상을 3차원으로 계획하는 기술이다. 본 연구는 이러한 두 가지 기술을 융합하여 외이도의 형태적 변화에 대한 횡단면, 부피, 표면적의 관계를 관찰하고자 하였다. 실험은 인체의 단면 획득 의료영상기술을 적용하여 19귀의 외이도를 추출한 3차원 형상을 스테레오리소그래피, 3-매틱(matic) 프로그램으로 센터라인 생성 및 분할 기술을 적용하였다. 그 결과 외이도의 횡단면 구조는 타원형(38.5%), 반원형(28.2%), 혼재형(17.9%), 네모형(10.2%), 주름형(5.1%)등 다양한 형태가 나타났다. 또한 외이도 길이가 길수록 위상별 횡단면 면적은 크게 나타났으며 부피와 표면적은 고막방향으로 갈수록 감소하였지만 그 감소율은 상대적으로 낮게 나타났다. 이는 외이도의 형태가 고막방향으로 갈수록 불규칙한 구조로 되어 있음을 나타냈다.

상순돌출을 동반한 골격성 III급 부정교합에서 수술방법에 따른 치료 후 상악 연조직 변화 - ASO/BSSRO와 Le Fort I/BSSRO 비교 (Soft tissue changes associated with ASO/BSSRO and Le Fort I/BSSRO in skeletal Class III malocclusion with upper lip protrusion)

  • 강주만;김윤지;박재억;국윤아
    • 대한치과교정학회지
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    • 제40권6호
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    • pp.383-397
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    • 2010
  • 본 연구는 상순돌출을 동반한 골격성 III급 부정교합에서 전방분절골절단술(anterior segmental osteotomy, ASO)을 병용한 상행지시상분할골절단술(bilateral sagittal split ramus osteotomy, BSSRO)과 Le Fort I 골절 단술을 병용한 상행지시상분할골절단술(BSSRO) 후 상악의 경 연조직 변화 및 경조직 변화에 대한 연조직 변화율을 비교하였다. A군은 ASO/BSSRO를 시행한 군 14명, B군은 Le Fort I/BSSRO를 시행한 환자 중 상악의 후방부가 상방으로 이동(posterior impaction)된 15명으로 구성되었다. 수술 전 2개월 이내와 수술 후 6개월 이후에 촬영한 측모두부방사선사진을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 두 군 모두 수술 후 상악 전방부 경조직과 연조직이 후방이동되었고, A군에서 더 큰 변화량을 보였다. A point의 후방이동에 따른 superior labial sulcus의 변화율은 A군에서 79%, B군에서 15%를 보였고, supradentale에 대해 labrale superious는 A군에서 80%, B군에서 68%의 비율로 후방이동하였다. 교합평면각은 B군에서 증가한 반면, A군에서는 통계적으로 유의성 있는 변화가 없었다. 이상의 연구결과 골격성 III급 부정교합의 양악수술 시 상악 수술은 상악 전방부와 상순의 돌출이 심한 경우에는 ASO를 시행하고 교합평면각의 증가가 필요한 경우에는 posterior impaction을 동반한 Le Fort I 골절단술을 시행하는 것이 바람직하다.

의료영상을 이용한 인체장기의 분할 및 시각화 (Segmentation and Visualization of Human Anatomy using Medical Imagery)

  • 이준구;김양모;김도연
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제8권1호
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    • pp.191-197
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    • 2013
  • 방사선과 의사들은 CT 및 MRI 스캐너로부터 얻어진 인체의 단면 영상을 연속적으로 보고 실제 3차원적으로 인체가 어떻게 구성되어 있는지를 상상하여 병변을 구별하는데, 의학영상을 이용한 인체 장기의 3차원 시각화는 2차원 형태의 인체 단면 영상들을 복잡한 알고리즘이나 고성능의 컴퓨팅 파워를 사용하여 실제 인체와 같이 3차원으로 재구성하여 보여준다. 단면 영상의 추적, 관심영역의 표시 및 추출등과 같은 2차원 영상분석은 시간이 많이 소모되고, 주관적일 수가 있으며, 수작업인 관계로 빈번한 에러가 발생하는 단점을 가지는데, 이와 같은 2차원 의료 영상 분석의 단점을 보완하기 위해 의학영상처리 기술과 접목한 3차원 의료 영상의 시각화는 필수적이라 할 수 있다. 명암값 임계치 방법, 영역확장(region growing) 방법, 윤곽선(contour) 추출 방법 및 변형모델(deformable model) 방법을 사용하여 인체의 각 장기를 분리하였으며, 텍스쳐분석(texture analysis)을 통하여 고안된 특징자를 이용하여 암 부분을 인식하는데 사용하였고, 원근투영(perspective projection) 및 볼륨 데이터의 표면을 렌더링하기 위해 마칭큐브(marching cube) 알고리즘을 사용하였다. 인체 및 분리된 장기에 대한 3차원 시각화는 방사선치료계획(radiation treatment planning), 외과 수술계획, 모의수술, 중재적(interventional)시술 및 영상유도수술(image guided surgery)에 효과적으로 사용될 수 있다.

Voxel 머리팬텀 제작 및 붕소중성자포획요법 선량계산에의 응용 (Construction of voxel head phantom and application to BNCT dose calculation)

  • 이춘식;이춘익;이재기
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제26권2호
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    • pp.93-99
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    • 2001
  • 해부학적으로 단순한 수학적인형팬텀의 한계를 극복하기 위한 voxel 머리팬텀을 제작하고 BNCT(Boron Neutron Capture Therapy) 시행 시 선량분포를 계산하였다. 일반목적 몬테칼로 코드인 MCNP4B의 반복구조 알고리즘을 이용하여 voxel 몬테칼로 계산체계를 수립하였고 두 가지 물질로 구성된 예시적 voxel 팬텀과 기하체조합팬텀의 계산값 비교를 통해 계산체계를 검증하였다. 미국 NLM(National Library of Medicine)에서 제공하는 VHP man 인체단층사진에 대한 분할 및 색인작업을 통해 voxel 머리팬텀을 제작하여 AP 및 PA 방향에서 입사하는 넓고 평행한 광자 및 중성자빔에 대한 선량값을 MIRD 팬텀의 계산값과 비교한 결과 중성자빔 AP 방향조사 시 MIRD 팬텀에서는 볼 수 없는 안구로 인한 중성자 감쇠현상을 확인할 수 있었다. 3차원 정밀계산이 필요한 BNCT 시술시 선량분포계산을 위해 뇌 중앙에 직경 5cm의 구형 뇌종양 체적을 정의하고 뇌와 종양의 붕소 함량을 조정하여 10keV 및 40keV 상부입사 중성자에 의한 장기별 흡수선량을 계산한 결과 종양에 $30{\mu}g/g$, 정상세포에 $3{\mu}g/g$의 붕소를 주입한 경우 붕소함량이 없을 때에 비해 2배 가량 큰 선량을 보였다. 본 연구를 통해 voxel몬테칼로기법을 이용한 선량평가체계를 수립하였고 정밀한 선량계산을 필요로 하는 치료방사선분야 선량계산에 실제 인체에 가까운 voxel팬텀의 응용가능성을 제시하였다.

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동시 PET-MRI를 위한 N-(p-maleimidophenyl) isocyanate linker-매개 합성을 이용한 복합 조영제의 평가 (Evaluation of Combined Contrast Agent using N-(p-maleimidophenyl) Isocyanate Linker-mediated Synthesis for Simultaneous PET-MRI)

  • 이길재;이훈재;이태수
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제16권2호
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    • pp.103-113
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    • 2022
  • 이 논문에서는 결합된 PET(fluorodeoxyglucose, 18F-FDG)와 MRI(magnetic nanoparticles, MNP) 조영제를 동시 PET-MRI 스캔에 사용하기 위한 가교제로 N-(p-maleimidophenyl) isocyanate를 사용하여 합성하는 방안을 제안하였다. 실험은 신경교종 줄기 세포 마우스 모델에서 결합 조영제(18F-FDG로 표지된 MNP)를 주입하기 전후에 PET-MRI 이미지를 획득하고 평가하였다. 획득한 각 영상에 대해 관심영역(ROI)을 설정한 후, 분할하여 병변의 면적을 계산하였을 때 PET 영상이 MRI 영상보다 더 크고 정확했다. 특히 동시 PET-MRI 영상은 주변 연조직과 함께 정확한 병변을 묘사하였다. 평균 및 표준편차 값은 조영제 주입 여부에 관계없이 PET 영상 또는 PET-MRI 동시 영상보다 MRI 단독 영상에서 더 높게 나타났다. 또한 동시 PET-MRI 영상값이 PET 영상보다 평균 및 표준편차 값이 높게 나타났다. 18F-FDG 라벨링된 MNP 조영제와 동시 PET-MRI 영상을 표적 영상으로 사용하고 18F- FDG 조영제만을 원본 이미지로 사용했을 때의 피크 신호 대 잡음비(PSNR) 값은 모든 실험에서 유의미 하게 나타났다. 결론적으로 동시 PET-MRI 영상에서 결합된 18F-FDG 표지 MNP 조영제가 유용함을 확인하였다. 다양한 핵종을 사용할 수 있는 SPECT-MRI 영상 연구를 통해 진단과 치료를 동시에 할 수 있는 제제를 개발하기 위해서는 향후 연구가 필요할 것이다.

Six-Dual 전자선 조사면에 의한 전신 피부 조사의 선량 특성 (Dose Characteristics of Total-Skin Electron-Beam Irradiation with Six-Dual Electron Fields)

  • 최태진;김진희;김옥배
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제16권3호
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    • pp.337-345
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    • 1998
  • 목적 : 전신피부의 수 mm 깊이에 한정된 피부 종양의 전신전자선조사에서 균등선량을 얻기위해, 원거리 전자선조사면에 대한 선량특성을 얻고 상하6방향조사에 의한 전신피부선량분포를 조사하였다. 대상 및 방법 : 전신조사를 위한 실험적 선량분포는 전자선 타켓-피부간 거리 300 cm에서, 크기가 105*105 $cm^2$ (콜리메-터 35*35 $m^2$, TSD 100 cm) 인 조사면으로 4 MeV 전자선의 심부선량률, 공간선량분포, 에너지감쇠에 의한 선량률 변화 등의 선량특성이 정해졌다. 환자는 상하 6방향조사가 이루어지는 동안 안정된 위치를 유지하기 위하여 양손을 치켜들고 기둥막대를 잡을 수 있는 발판에 위에 표시해둔 위치에 서게 하였다. 4 MeV 전자선 에너지를 감쇠 시켜 산란선고 피부선량을 높이기 위해 전자선 통로상 환자 전면의 20 cm 거리에 0.5 cm 두께의 산란체인 아크릴판을 설치하였다. 전신피부의 흡수선량은 테프론혼합 CaSO4:Dy 열형광소자 (1 mm 직경 * 6 mm 길이)를 전신 74 곳에 부착하여 분할조사면에 의한 합성선량을 평가하였다. 결과 : 전자선 타켓-피부간 거리 300 cm에서 얻어진 105*105 $cm^2$ 의 큰 조사면의 선량 반치폭은 130 cm 였으며, 80$\%$ 폭은 86 cm 로 나타났으며, 두 조사면을 FWHM 만큼 이동하여 두 조사면을 25 cm 띄워 조사한 합성선량분포에서 선량률이 $100\pm10\%$ 인 균등조사면의 폭은 186 cm 로 확장되었다. 인체전면 20 cm 위체에 0.5 cm 아크릴판을 삽입한 결과, 4 MeV 전자선은 최대선량점 5 mm, 80$\%$ 깊이가 7 mm, 50$\%$ 깊이는 10.7 mm를 보여 감쇠된 전자선의 평균에너지는 2.5 MeV 였다. 큰 조사면의 선속 중심에서 50 cm 떨어진 위치의 심부선량률은 중심선속의 심부선량과 거의 동일 값을 보였다. 전신피부조사에 의한 환자의 선량분포는 인체의 돌출부와 굴곡부분을 제외하고는 비교적 균등한 선량이 도달되었으며, 돌출부와 분할조사면이 잘 이루어지지 않는 중첩조사부위는 각각 30$\%$ 와 60-100$\%$ 의 과다선량이 도달되어 치료중 차폐가 불가피한 반면, 인체구조상 전자선이 가리워지는 두정부, 회음부 및 대퇴부 내측은 선량이 거의 도달 되지 않는 곳이 생겨지므로 부가적 조사가 필요함을 알 수 있었다. 결론 : 전신피부조사는 2-3 MeV의 저에너지 전자선빔에 의해 피하 수 mm 깊이에 80$\%$ 의 선량을 도달시킬 수 있으며, 높은 에너지에서는 흡수체를 이용하여 적정에너지를 얻을 수 있다. 전신피부조사에서 전신균등선량은 전자선을 상하 각각 6문조사로 고정분할 조사하는 경우 전자선이 가리워지는 부위를 제외하고 대개 $\pm10\%$ 의 선량오차범위에 들었으나, 돌출부위의 선량과다부위에는 차폐가 필요하였으며, 전자선이 가리워지는 부위는 부가치료를 통해 임상에 적합한 균등선량분포를 얻을 수 있다.

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하악 자연치열에 대합되는 상악 임플란트 전악 수복 증례 (Implant-supported maxillary full-arch fixed prosthesis opposing mandibular natural dentition: A clinical report)

  • 김인주;박종희;박주미;송광엽;안승근;서재민
    • 대한치과보철학회지
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    • 제53권1호
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    • pp.51-57
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    • 2015
  • 치주질환에 의해 수평적, 수직적 골흡수를 보이는 환자에게 전악 임플란트 고정성 보철수복 치료를 계획한 경우에는 저작 기능, 심미, 발음 등을 고려한 임플란트 식립이 필요하다. 이를 위해 철저한 임상적, 방사선학적 진단이 필요하며 광범위한 골이식과 연조직 이식술이 요구되기도 한다. 아직까지도 골이식한 상악에 대한 적절한 임플란트 식립 개수, 하부구조물 분할 여부 및 상부 구조물의 유지 방법 등에 대한 명확한 지침이 마련되어 있지 않기 때문에 진단과정에서 이를 고려한 검사가 요구된다. 본 증례에서는 치주질환 병력이 있는 환자에서 상, 하악 다수 치아 발거 및 치주 치료 후, 골이식 및 연조직 이식을 동반한 다수 임플란트 식립과 하악 자연 치열에 대합되는 상악 임플란트 전악 보철수복을 통하여 기능적, 심미적으로 만족할 만한 결과를 얻었기에 이를 보고하고자 한다.