• 제목/요약/키워드: Customized bolus

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3D 프린터를 이용한 Customized Bolus 제작에 관한 연구 (A Study on Developing Customized Bolus using 3D Printers)

  • 정상민;양진호;이승현;김진욱;염두석
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제27권1호
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    • pp.61-71
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    • 2015
  • 목 적 : 3D 프린터는 입력한 도면을 바탕으로 3차원의 입체 모델을 만들어 낼 수 있는 장비이다. 이러한 특징을 이용하여 방사선치료시 bolus 사용으로 인한 피부와 bolus 사이의 air gap을 최소화 할 수 있는 bolus 제작이 가능하다. 이에 본 연구에서는 3D 프린터를 이용하여 customized bolus를 제작하여 air gap과 target 선량을 상품화된 1 cm bolus와 비교하고자 한다. 대상 및 방법 : 왼쪽 chest wall에 돌출된 종양이 있는 RANDO phantom을 CT 모의치료기를 이용하여 영상 획득 후, CT DICOM 파일을 3D 프린터에 필요한 STL 파일로 변환시켰다. 이것을 이용하여 치료부위의 체표윤곽과 일치하면서 1 cm 두께를 유지하는 customized bolus 주형틀을 3D 프린터로 제작한 후 paraffin wax를 녹여 customized bolus를 만들었다. 이렇게 만들어진 customized bolus와 상품화된 1 cm bolus의 air gap을 확인하였고, air gap으로 인한 차이를 Eclipse를 이용하여 치료계획상 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$$V_{95%}$를 비교하였다. 결 과 : customized bolus 제작 기간은 약 3일이 소요되었다. air gap 총 용적은 customized bolus는 평균 $3.9cm^3$, 상품화된 1 cm bolus는 평균 $29.6cm^3$이었다. 상품화된 1 cm bolus를 사용할 때보다 3D 프린터를 이용하여 제작한 customized bolus를 사용하는 것이 air gap을 최소화시켰다. 6 MV photon에서 customized bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 각각 102.8%, 88.1%, 99.1%, 95.0%, 94.4%이었고, 상품화된 1 cm bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 101.4%, 92.0%, 98.2%, 95.2%, 95.7%이었다. proton의 경우 customized bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 각각 104.1%, 84.0%, 101.2%, 95.1%, 99.8%이었고, 상품화된 1 cm bolus의 $D_{max}$, $D_{min}$, $D_{mean}$, $D_{95%}$, $V_{95%}$는 104.8%, 87.9%, 101.5%, 94.9%, 99.9%이었다. 이처럼 치료계획에서 customized bolus와 1 cm bolus 모두 GTV의 선량은 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나 GTV에 인접한 정상조직은 customized bolus의 선량이 더 적게 나타났다. 결 론 : 3D 프린터를 이용한 customized bolus가 표면이 일정하지 않은 치료부위에 사용 할 때 air gap을 줄이는 효과를 나타냈다. 그렇지만 상품화된 bolus와 피부 사이에 생기는 air gap은 target에서의 선량의 변화를 일으킬 만큼 많은 양이 아님을 알 수 있었다. 반면 chest wall에서는 air gap이 적을수록 선량이 감소함을 확인 할 수 있었다. customized bolus 제작 기간은 3일이 걸렸고, 고가의 제작비용이 든다는 문제점이 발생하였다. 따라서 3D 프린터 customized bolus의 상용화를 위해서는 저비용이고, bolus 사용으로 적합한 3D 프린터 재료 모색의 필요성이 있다고 사료된다.

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Fabrication of a Patient-Customized Helmet with a Three-Dimensional Printer for Radiation Therapy of Scalp

  • Oh, Se An;Lee, Chang Min;Lee, Min Woo;Lee, Yeong Seok;Lee, Gyu Hwan;Kim, Seong Hoon;Kim, Sung Kyu;Park, Jae Won;Yea, Ji Woon
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제28권3호
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    • pp.100-105
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    • 2017
  • The purpose of the present study was to develop and evaluate patient-customized helmets with a three-dimensional (3D) printer for radiation therapy of malignant scalp tumors. Computed tomography was performed in a case an Alderson RANDO phantom without bolus (Non_Bolus), in a case with a dental wax bolus on the scalp (Wax_Bolus), and in a case with a patient-customized helmet fabricated using a 3D printer (3D Printing_Bolus); treatment plans for each of the 3 cases were compared. When wax bolus was used to fabricate a bolus, a drier was used to apply heat to the bolus to make the helmet. $3-matic^{(R)}$ (Materialise) was used for modeling and polyamide 12 (PA-12) was used as a material, 3D Printing bolus was fabricated using a HP JET Fusion 3D 4200. The average Hounsfield Unit (HU) for the Wax_Bolus was -100, and that of the 3D Printing_Bolus was -10. The average radiation doses to the normal brain with the Non_Bolus, Wax_Bolus, and 3D Printing_Bolus methods were 36.3%, 40.2%, and 36.9%, and the minimum radiation dose were 0.9%, 1.6%, 1.4%, respectively. The organs at risk dose were not significantly difference. However, the 95% radiation doses into the planning target volume (PTV) were 61.85%, 94.53%, and 97.82%, and the minimum doses were 0%, 77.1%, and 82.8%, respectively. The technique used to fabricate patient-customized helmets with a 3D printer for radiation therapy of malignant scalp tumors is highly useful, and is expected to accurately deliver doses by reducing the air gap between the patient and bolus.

3D 프린터 소재 특성에 따른 맞춤형 볼루스의 적용성 평가 (Evaluation of Applicability of Customized Bolus According to 3D Printer Material Characteristics)

  • 권경태;장희민;윤명성
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제17권7호
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    • pp.1091-1097
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    • 2023
  • 볼루스는 방사선치료에서 피부면이 경사지거나 요철이 있는 경우 종양에 균등한 선량을 처방 시 사용된다. 이때, 피부면에 선량은 증가하게 나타난다. 환자의 고유한 신체 구조와 불규칙한 피부로 인해 볼루스와 피부 사이 공극이 발생할 수 있어 치료의 정확성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 기존 볼루스와 3D 프린팅으로 자체 제작된 볼루스를 비강 부위에 적용하여 치료계획 후 표면선량과 광자극발광선량계(Optically Stimulated Luminescence, OSL)로 직접 측정한 선량과 차이는 기존의 볼루스 97%, PLA 100.33%, ePETELA 75A의 경우 100.53%, ePETELA 85A는 100.36%의 비율로 나타났다. 재질별 측정값과 치료계획값이 오차가 적다는 걸 확인할 수 있었다. 또한, 기존 볼루스를 적용하였을 때와 비교 시 -3%에서 3D 프린팅 볼루스는 +0.5% 이내의 차이를 확인할 수 있어 3D 프린팅을 통해 제작된 맞춤형 볼루스는 기존 볼루스의 단점을 보완할 수 있을 것으로 사료된다.

Customized 3D Printed Bolus for Breast Reconstruction for Modified Radical Mastectomy (MRM)

  • Ha, Jin-Suk;Jung, Jae Hong;Kim, Min-Joo;Jeon, Mi Jin;Jang, Won Suk;Cho, Yoon Jin;Lee, Ik Jae;Kim, Jun Won;Suh, Tae Suk
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제27권4호
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    • pp.196-202
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    • 2016
  • We aim to develop the breast bolus by using a 3D printer to minimize the air-gap, and compare it to commercial bolus used for patients undergoing reconstruction in breast cancer. The bolus-shaped region of interests (ROIs) were contoured at the surface of the intensity-modulated radiation therapy (IMRT) thorax phantom with 5 mm thickness, after which the digital imaging and communications in mdicine (DICOM)-RT structure file was acquired. The intensity-modulated radiation therapy (Tomo-IMRT) and direct mode (Tomo-Direct) using the Tomotherapy were established. The 13 point doses were measured by optically stimulated luminescence (OSLD) dosimetry. The measurement data was analyzed to quantitatively evaluate the applicability of 3D bolus. The percentage change of mean measured dose between the commercial bolus and 3D-bolus was 2.3% and 0.7% for the Tomo-direct and Tomo-IMRT, respectively. For air-gap, range of the commercial bolus was from 0.8 cm to 1.5 cm at the periphery of the right breast. In contrast, the 3D-bolus have occurred the air-gap (i.e., 0 cm). The 3D-bolus for radiation therapy reduces the air-gap on irregular body surface that believed to help in accurate and precise radiation therapy due to better property of adhesion.

3D 프린터를 이용하여 제작한 맞춤형 Si-Bolus의 위치 오차 효과 평가: 자궁경부암 방사선 치료 (Evaluation of the effect of a Position Error of a Customized Si-Bolus Produced using a 3D-Printer: Cervical Cancer Radiation Treatment)

  • 홍성표;정지오;이승재;최병진;김청모;정수일;신윤성
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제35권
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    • pp.7-13
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    • 2023
  • 목 적: 본 연구에서는 자궁경부암이 자궁과 함께 몸 밖으로 돌출되었을 때 맞춤형 Bolus를 사용하는 것이 치료계획에서 선량 전달에 미치는 영향을 평가하고 환자 set-up에서의 재현성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 치료 계획은 Eclipse Treatment Planning System (Version 15.5.0, Varian, USA)을 사용했으며 치료기는 VitalBeam (Varian Medical Systems, USA)을 사용하였다. 방사선 치료 기법은 3D-CRT로 AP/PA 방향으로 6MV 에너지를 이용하였다. 처방 선량은 1.8 Gy/fx이고 총 선량은 50.4 Gy/28 fx이다. 이온챔버는 Semiflex TM31010 (PTW, Germany)을 사용하였으며, 각 위치 이동 및 종양 중심 선량에 따른 계획선량과 측정된 선량을 비교하여 선량 분포를 분석 및 평가하였다. 첫 번째 측정은 팬텀에 맞춤형 Bolus를 적용하여 중심에서 수행하였으며, 위치 오차를 가정하여 중심에서 X, Y, Z축 방향으로 -2 cm ~ +2 cm 범위에서 이동하면서 측정하였다. 0.5 cm 간격으로 측정하였으며, Y축 방향은 ±3 cm까지 측정하였고 Bolus가 잘못 set-up된 상황도 측정하였다. 측정된 선량은 팬텀의 air cavity 대신 실리콘의 CT Hounsfield Unit (HU) 240으로 보정된 선량을 기준으로 비교하였다. 결 과: 위치 오차는 모든 X, Y, Z축에서 최대 ±2 cm까지 약 -1%이다. Y축의 경우 +3 cm의 차이가 발생했을 때 -9.73%의 오차가 발생하였다. 그리고 Bolus가 피부에 올바르게 부착되지 않았을 때 -2.6%, 완전히 제거되었을 때 3.92%의 오차가 있었다. 결 론: 맞춤형 Bolus를 사용한 경우 치료 선량 분포가 균일했으며, 위치 오차가 발생한 경우에도 처방 선량과 실제 측정값 사이에 큰 차이가 없었다. 기존 시트형 Bolus는 몸 밖으로 튀어나온 불규칙한 모양의 종양을 보완하기는 어렵지만 맞춤형 Bolus는 치료 선량을 균일하게 전달하는데 유용한 것으로 확인된다.

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효율적 방사선요법을 위한 구강 방사선스텐트의 적용: 증례보고 (Radiation prosthetic stents applied to oral cancer patients during the radiation therapy: case reports)

  • 남기영
    • 구강회복응용과학지
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    • 제36권4호
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    • pp.282-288
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    • 2020
  • 구강방사선스텐트는 구강암의 방사선치료 시 종양조직에 적정 선량을 유도하거나 주변 정상 조직에 대한 불필요한 방사선을 최소화하는 보조 장치이며 환자상황에 따라 개별적으로 적용되므로 효율적인 적용을 위한 관련 외과의, 방사선 치료전문의 그리고 치과전문의들간의 전략적인 협진이 필수적이다. 본 보고에서는 2종의 방사선스텐트(볼러스합입형, 설압형)를 다학제 협진하에 제작하였고 방사선치료 시 선택적으로 적용하여 그 효율성을 경험하였기에 증례와 함께 보고하는 바이다.

전자선 빔 치료 시 삼차원프린터를 이용하여 제작한 환자맞춤형 볼루스의 유용성 및 선량 정확도 평가 (Efficacy and Accuracy of Patient Specific Customize Bolus Using a 3-Dimensional Printer for Electron Beam Therapy)

  • 최우근;전준철;주상규;민병준;박수연;남희림;홍채선;김민규;구범용;임도훈
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제27권2호
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    • pp.64-71
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    • 2016
  • 삼차원 프린터(3DP)를 이용하여 환자맞춤형 전자선 치료용 볼루스(patient specific customized bolus, PSCB)를 제작하는 절차를 고안하고 제안된 방법으로 제작한 PSCB의 선량 정확도를 평가했다. 치료계획장치에서 치료계획표적용적(PTV)에 적합한 전자선 빔과 조사면 크기를 선택하고 초기 선량계산을 수행했다. 계산된 선량분포를 기반으로 PSCB를 그리고 재계산을 수행했다. 수 차례 반복을 통해 최상의 PSCB를 설계하고 설계된 윤곽자료를 DICOMRT 프로토콜을 이용해 자체 제작한 변환프로그램으로 전송했다. PSCB의 윤곽자료는 자체 변환프로그램을 이용해 3DP에서 인식 가능한 파일(STL 포맷)로 변환한 후 3DP를 이용해 제작했다. PSCB의 유용성을 검증하기 위해 2명의 가상 환자(오목, 볼록 유형)를 생성했고 각각의 환자에 가상의 PTV와 정상장기(OAR)을 생성했다. 3D-PSCB 를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때의 선량체적히스토그램(DVH)와 선량 특성을 비교했다. 3D-PSCB 제작의 정확도를 분석하기 위해 필름 선량측정을 통해 선량 정확도를 평가했다. 치료계획 결과와 필름을 이용한 선량분포를 중첩한 후 빔 중심축에서의 심부선량곡선을 구했고 감마분석(3% 선량 오차와 3 mm 거리오차)을 수행 했다. 2명의 가상환자 모두에서 PSCB를 사용한 경우 PTV 선량은 큰 차이를 보이지 않았다. PSCB를 사용할 경우 PSCB를 사용하지 않는 경우에 비해 OAR의 최대 선량, 최소선량, 평균선량은 각각 평균 9.7%, 36.6%, 28.3% 감소했다. 처방선량의 90% 선량($V_{90%}$)을 받는 OAR의 용적은 PSCB를 적용할 경우 약 99% 낮아졌다(14.40 vs $0.1cm^3$). 또한 처방선량의 80% 선량을 받는 OAR 체적도 PSCB를 사용할 경우 약 91% 줄었다(42.6 vs $3.7cm^3$). 감마분석 결과(3%, 3 mm) 오목 및 볼록 볼루스를 적용한 경우 각각 95%, 98% 통과율(pass rate)을 보였다. 3DP를 이용해 PSCB를 제작하는 절차를 정립하고 선량적 정확도를 평가해서 임상적용이 가능한 만족할 만한 결과를 얻었다. 3DP 기술의 빠른 발전에 힘입어 PSCB의 임상적용이 좀 더 쉬워지고 적용대상이 확장될 것으로 생각된다.

전자선치료 시 3D 프린터로 제작한 환자 맞춤형 차폐체의 유용성 평가 (Evaluation of the Usefulness of Patient Customized Shielding Block Made with 3D Printer in the Skin Cancer Electron Beam Therapy)

  • 안기송;정우찬;김대현;김무섭;윤도군;심재구;서태석
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제42권6호
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    • pp.447-454
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    • 2019
  • In order to improve and supplement the shielding method for electron beam treatment, we designed a patient-specific shielding method using a 3D printer, and evaluated the usefulness by comparing and analyzing the distribution of electron beam doses to adjacent organs. In order to treat 5 cm sized superficial tumors around the lens, a CT Simulator was used to scan the Alderson Rando phantom and the DICOM file was converted into an STL file. The converted STL file was used to design a patient-specific shield and mold that matched the body surface contour of the treatment site. The thickness of the shield was 1 cm and 1.5 cm, and the mold was printed using a 3D printer, and the patient customized shielding block (PCSB) was fabricated with a cerrobend alloy with a thickness of 1 cm and 1.5 cm. The dosimetry was performed by attaching an EBT3 film on the surface of the Alderson Rando phantom eyelid and measuring the dose of 6, 9, and 12 MeV electron beams on the film using four shielding methods. Shielding rates were 83.89%, 87.14%, 87.39% at 6, 9, and 12 MeV without shielding, 1 cm (92.04%, 87.48%, 86.49%), 1.5 cm (91.13%, 91.88% with PSCB), 92.66%) The shielding rate was measured as 1 cm (90.7%, 92.23%, 88.08%) and 1.5 cm (88.31%, 90.66%, 91.81%) when the shielding block and the patient-specific shield were used together. PCSB fabrication improves shielding efficiency over conventional shielding methods. Therefore, PSCB may be useful for clinical application.

고주파 온열암 치료 시 열감감소를 위해 자체 제작한 보상체의 유효성 평가 (Evaluation of compensator to reduce thermal sensation in oncological hyperthermia)

  • 이영철;김선명;정덕양;김영범
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.27-32
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    • 2017
  • 목 적: 고주파 온열암 치료에 의한 부작용 중에서 가장 주의하여할 것 중의 하나는 피부에 나타날 수 있는 화상이다. 특히 배꼽처럼 요철이 있는 부위에는 환자가 느끼는 열감이 크기 때문에 치료를 중단하는 경우가 발생한다. 이에 배꼽부위의 요철을 상쇄시키기 위한 보상체를 제작하고 온도 및 열감을 감소시키고자 한다. 대상 및 방법: 고주파 온열암 치료기(EHY-2000, Oncotherm Kft, Hungary)를 이용하여 본원에서 치료받은 환자를 대상으로 배꼽을 중심으로 4개 부위(배꼽 속, 배꼽 바로 옆, 배꼽아래 5 cm 지점, 등)의 온도를 5회에 걸쳐 측정하였다. 온도계(TM-100, Oncotherm Kft, Hungary)를 4개의 부위에 부착하고 치료 전, 치료 후 5분, 15분, 25분, 35분, 50분의 온도를 측정하였다. 이때 사용한 보상체는 바셀린, 볼루스, 레진으로 각각 같은 방법으로 측정하였다. 결 과: 일반적 치료 시 배꼽 속 온도변화는 평균 34.65도에서 42.9도로 변화하였다. 배꼽 바로 옆은 32.20도에서 37.00도까지 변화하였으며 배꼽아래는 31.90도에서 34.41도로 변화하여 배꼽속의 온도변화가 가장 큰 것으로 나타났다. 배꼽 속에 보상체 물질을 삽입한 경우의 배꼽 속 온도변화는 볼루스가 5.42도, 바세린이 6.55도, 레진이 6.83도로 측정되었다. 온도상승 검증을 위한 귀무가설의 유의확률은 각각 0.0108, 0.034, 0.019로 기각되었다. 결 론: 고주파 온열암 치료 시 환자가 느끼는 열감은 치료의 중단을 가져올 수도 있는 중요한 인자로서 배꼽과 같은 요철부위에 보상체를 사용 시 열감을 줄일 수 있었다. 보상체는 개인마다 요철의 모양이 다르기 때문에 맞춤제작이 가능한 레진이 유리하며, 온도를 낮출 뿐 아니라 환자가 느끼는 열감 또한 상당히 감소하는 것으로 나타났다. 추후 열전달 모델의 개발이 가능하다면 치료 시 나타나는 열감을 줄이며 보다 정확하고 편안한 치료를 제공 할 수 있을 것으로 사료된다.

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