• 전자공학회논문지
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• 제53권12호
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• pp.175-179
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• 2016

최근 의료 영상 기술의 발전은 진단, 수술계획, 또는 교육에 도움이 되는 수술 시뮬레이션을 만들어 왔다. 개선된 고화질 영상과 3차원 시각화는 의료 영상 가용성을 향상시키고 수술, 교육 분야에서 더 잘 이용할 수 있게 되었다. 실제 인간의 시각은 입체이다. 따라서, 외과의사의 판단을 통해 2차원 영상을 스테레오로 재구성하여 처리하는 것이 함께 필요하다. 이러한 과정을 줄이기 위해, 3차원 (3D) 이미지가 사용되어 왔다. 3D 영상은 복잡한 상황에서 외과 의사가 매우 짧은 시간에 판단할 수 있도록 3D 시각화를 강화하여 제공한다. 3D 화상 데이터 세트에 기초하여, 가상 내시경 수술 계획, 실시간 상호 작용 가상 의료 시뮬레이션이 가능하게 되었다. 본 논문은 새로운 이미징 기술의 최근 응용 프로그램을 설명하고 이의 기본과 특별히 주목할만한 의료 3D 복원 기술에 관한 것이다. 최근 CT, MR 및 기타 영상 양식의 기술발전은 흥미로운 새로운 솔루션과 어깨 영상의 활용 가능성을 넓혀왔다. 특히, 의료 기기에서 파생 된 3차원 (3D) 이미지는 고급 정보를 제공한다. 이 프레젠테이션은 어깨와 팔꿈치의 수술실습에서 원리, 3D 영상기술의 잠재적 응용가능성, 시뮬레이션, 3D프린팅을 설명한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.15-23
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• 2022

3D 프린팅 기술은 의료, 바이오 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 최근 소재 개발을 통해 금속 분말이 함유된 물질 등이 상용화되고 있다. 이에 본 연구에서는 모의실험을 통해 진단 X-선 검사 시 3D 프린팅 재료를 이용한 부가 여과 시 광자 스펙트럼을 분석하고자 한다. 몬테카를로 기법 중 MCNPX(ver. 2.5.0)를 이용하였으며, 첫 번째, 진단 분야에서의 X-선 스펙트럼 생성 프로그램인 SRS-78, SpekCalc를 통해 모의실험 내 발생된 광자 스펙트럼에 대한 적정성을 평가하였다. 두 번째, 금속분말이 함유된 3D 프린팅 재료에 대한 특성 평가를 위해 기존 Al, Cu 필터와 동일한 두께 내 광자 스펙트럼을 획득하였으며, 관전압 변화에 따른 광자 플루언스 및 평균 에너지 등을 비교 분석하였다. 그 결과, 동일한 여과 정도를 나타내기 위해 PLA-Al는 기존 Al 필터 대비 약 1.2 ~ 1.4배, PLA-Cu는 Cu 필터 대비 1.4 ~ 1.7배 정도의 두께가 필요한 것으로 분석되었다. 향후 본 연구를 토대로 의료분야 내 3D 프린팅 부가 필터 제작을 위한 기초 자료로서 활용될 수 있으리라 판단된다.

• 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.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제41권1호
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• pp.61-66
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• 2018

The recent 3D printing technology is used in various medical, manufacturing, and education fields and is more efficient in terms of production process, time, and cost than existing production. Especially in fracture surgery, interest and research have been focused on improving accuracy, shortening of operation time and recovery time, and reducing reoperation. However, because of the financial and technical problems of the 3D printer and the file conversion program, the 3D printing is made directly at the hospital, and it is not generally used for diagnosis of fracture and surgical research. In this study, to solve those problems, clavicle CT imaging was switched into Osirix Open Source DICOM Viewer, Stereolithography file conversion programs and commercial Terarecon 3D DICOM Viewer, file conversion programs, and then clavicle fracture model was directly made through 3D printer of fused filament fabrication wire additive processing method, and then the accuracy of the shape was compared and analyzed. Clavicle fracture models printed in two methods were blind-tested on clinicians of general hospitals' orthopedics and radiologic technicians with over 10 years of experiences, and then their analysis opinions of resolution reviews were analyzed. The result showed no difference. The 3D printing model with open source DICOM STL file conversion program used was applicable to clinical, so it is considered useful in precision diagnosis of fracture and operation plans.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권5호
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• pp.371-377
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• 2017

일반 X선 촬영 실습용 팬텀은 방사선학과에 없어서는 안 되는 중요한 교재나 기존의 시판되는 팬텀은 고가의 수입품이기에 다양한 종류의 팬텀을 갖추는 것이 어렵다. 3D 프린팅 기술을 활용해 일반 X선 촬영 실습용 팬텀을 더욱 저렴하고 간편하게 제작해 보고자 한다. CT 영상 데이터를 기반으로 제작한 골격 모형을 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D printer를 이용해 출력한 골격 모형을 일반 X선 촬영 실습용 팬텀으로써 사용해 보고자 한다. 3D slicer 4.7.0 프로그램을 이용해 CT DICOM 영상 데이터를 STL 파일로 변환하고 G-code 변환 과정을 거쳐 3D 프린터로 출력하여 골격 모형을 제작한다. 완성된 팬텀을 X선 촬영, CT 촬영하여 실제 의료 영상, 시판되는 팬텀과 비교해 본 결과 실제 의료영상과 골 밀도 등의 세부적인 차이가 존재하였으나 실습용 팬텀으로써 활용할 수 있다고 판단되었다. 저가화되어 보급된 3D 프린터와 연구용으로 무료 배포된 3D slicer 프로그램을 활용하여 저렴하면서도 일반 X선 촬영 실습에 사용하는 것이 가능한 팬텀을 제작할 수 있었다. 앞으로의 3D 프린팅 기술의 다양화와 연구에 따라 보건 교육, 의료 서비스 등 여러 분야에 적용하는 것이 가능할 것이다.

• 대한치과보철학회지
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• 제60권3호
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• pp.246-253
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• 2022

진료실에서 치과의사는 flabby tissue가 있는 의치 환자를 흔히 만날 수 있다. Flabby tissue는 인상을 채득할 때 인상재에 의해 변위되어 의치의 유지와 안정을 저해하기 때문에 선택적인 가압을 통해 인상을 채득할 필요가 있다. 따라서 본 증례에서는 개인 트레이에 window를 형성하여 flabby tissue 부위의 무압 인상을 채득하였고, 이 과정에서 모델 스캐너로 치료 의치를 스캔한 후 3D 프린터로 복제하여 개인 트레이를 제작하였다. 최종의치는 치료 의치의 전치 배열과 악간 관계, 교합에 대한 정보를 반영하여 제작하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제39권5호
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• pp.188-207
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• 2018

Recently, three-dimensional (3D) printing of biological tissues and organ has become an attractive interdisciplinary research topic that combines a broad range of fields including engineering, biomaterials science, cell biology, physics, and medicine. The 3D bioprinting can be used to produce complex tissue engineering scaffolds based on computer designs obtained from patient-specific anatomical data. It is a powerful tool for building structures by printing cells together with matrix materials and biochemical factors in spatially predefined positions within confined 3D structures. In the field of the 3D bioprinting, three major categories of the 3D bioprinting include the stereolithography-based, inkjet-based, and dispensing-based bioprinting. Some of them have made significant process. Each technique has its own advantages and limitations. Compared with non-biological printing, the 3D bioprinting should consider additional complexities: biocompatibility, degradability of printing materials, cell types, cell growth, cell viability, and cell proliferation factors. Numerous 3D bioprinting technologies have been proposed, and some of them have been making great progress in printing several tissues including multilayered skin, cartilaginous structures, bone, vasculature even heart and liver. This review summarizes basic principles and key aspects of some frequently utilized printing technologies, and introduces current challenges, and prospects in the 3D bioprinting.

• 대한소아치과학회지
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• 제43권1호
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• pp.93-108
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• 2016

3D 프린팅 기술이 가장 많이 활용될 수 있는 분야의 하나가 의학분야이다. 3D 프린팅 기술은 최근들어 더욱 상업화되고 프린팅에 사용되는 재료 또한 생체친화성, 생분해성 고분자를 이용 가능하게 됨에 따라 생체의료분야에서의 활용성이 점차적으로 높아지고 있는 경향이다. 생체의료분야에서는 수술 모형을 제작하고 절제범위와 시술 후의 형태를 시술 전에 미리 확인하여 시술시간을 단축하고 부작용을 최소화하고 있으며 인공 골과 장기를 생산함으로써 이식에 따른 부작용을 감소시키고 있다. 또한 보청기, 의족 등 맞춤형 의료 보조용품을 생산하고 있다. 치의학 분야에도 크라운, 덴쳐 등의 보철 수복물 제작, 교정 장치 및 모델 제작, 임플란트 식립이나 외과 수술을 위한 수술용 가이드 제작 등 치과 의료기술을 한 차원 더 높일 수 있을 것으로 전망된다. 그러나 아직은 프린팅 재료(소재), 조형기술, CAD 관련 소프트웨어 기술, 생체안정성과 유효성 검증, 호환성과 표준화 등 해결해야 할 과제가 산적해 있있어 앞으로 이에 대한 지속적인 연구, 개발이 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.558-565
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• 2016

최근 3D 프린팅 기술은 의료에 여러 방향으로 접목되고 있다. 이에 본 연구에서는 의료영상의 표준인 DICOM 영상을 이용하여 만든 3차원 영상을, 3D 프린팅으로 출력하여 그 형상표면의 정밀성을 검토하고자 하였다. 실험은 동물 뼈를 피사체로 의료영상을 획득하였으며, 3D 프린팅 출력을 위해 STL 파일로 변환하는 과정을 거친 후 피사체 형상을 출력하였다. 최종적으로 원본 동물 뼈 와 3D 프린팅에서 얻은 3차원 형상을 3D Scanner로 획득한 후 3차원 모델링을 서로 병합(Merge)하고 그 차이를 비교하였다. 결과분석은 시각적 형상비교, 모델링의 Scale 값에 대한 색상(Color)비교, 수치적 형상비교를 하였다. 형상표면은 시각적으로는 구분이 어려웠으며, 수치적 형상비교는 X, Y, Z 좌표가 있는 임의의 4곳에서 측정된 값으로 비교하였다. 병합된 모델링의 형상표면은 원본 피사체(동물 뼈)에 비해 평균 -0.49 mm 만큼 3D프린팅으로 출력된 형상에서 작게 나타났다. 하지만 모든 형상 표면이 균일하게 작아지진 않았으며, 실험에서는 그 차이가 -0.83 mm 내에 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제32권4호
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• pp.99-106
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• 2021

Purpose: In this study, we aimed to manufacture a patient-specific gel phantom combining three-dimensional (3D) printing and polymer gel and evaluate the radiation dose and dose profile using gel dosimetry. Methods: The patient-specific head phantom was manufactured based on the patient's computed tomography (CT) scan data to create an anatomically replicated phantom; this was then produced using a ColorJet 3D printer. A 3D polymer gel dosimeter called RTgel-100 is contained inside the 3D printing head phantom, and irradiation was performed using a 6 MV LINAC (Varian Clinac) X-ray beam, a linear accelerator for treatment. The irradiated phantom was scanned using magnetic resonance imaging (Siemens) with a magnetic field of 3 Tesla (3T) of the Korea Institute of Nuclear Medicine, and then compared the irradiated head phantom with the dose calculated by the patient's treatment planning system (TPS). Results: The comparison between the Hounsfield unit (HU) values of the CT image of the patient and those of the phantom revealed that they were almost similar. The electron density value of the patient's bone and brain was 996±167 HU and 58±15 HU, respectively, and that of the head phantom bone and brain material was 986±25 HU and 45±17 HU, respectively. The comparison of the data of TPS and 3D gel revealed that the difference in gamma index was 2%/2 mm and the passing rate was within 95%. Conclusions: 3D printing allows us to manufacture variable density phantoms for patient-specific dosimetric quality assurance (DQA), develop a customized body phantom of the patient in the future, and perform a patient-specific dosimetry with film, ion chamber, gel, and so on.