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3차원 의료영상을 이용한 보청기 제작의 새로운 모델링 방법
A Novel Modeling Method for Manufacturing Hearing Aid Using 3D Medical Images 원문보기

방사선기술과학 = Journal of radiological science and technology, v.39 no.2, 2016년, pp.257 - 262  

김형균 (극동대학교 방사선학과)

초록
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본 연구는 3차원 프린터를 이용한 보청기 이어 쉘 제작기법에서 보청기 이어 쉘 제작에 필요한 모델링 구조를 DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine) 영상에 의한 새로운 방법으로 제시하고자 하였다. 실험방법은 DICOM 볼륨 영상에서 임계치 값을 이용한 3차원 외이도를 추출하여 3차원 프린터가 인식할 수 있는 표준 형식의 STL(STereoLithography) 파일로 모델링 표면구조를 비교하였다. 이러한 3차원 모델링은 기존의 귓본 제작 후 3차원 스캐너에 의한 인접한 등치선 사이를 3차원 표면조각들로 채워 모델링 구조를 표현한 방법들로서 본 연구에서도 DICOM 영상에 의한 삼각형 표면구조를 동일하게 만들 수 있었다. 이는 DICOM 영상에 의한 모델링 표면구조가 기존 3차원 프린터가 인식할 수 있는 동일한 환경을 제공해 최종적으로 보청기 이어 쉘 형상을 출력 할 수 있음을 나타냈다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study aimed to suggest a novel method of modeling a hearing aid ear shell based on Digital Imaging and Communication in Medicine (DICOM) in the hearing aid ear shell manufacturing method using a 3D printer. In the experiment, a 3D external auditory meatus was extracted by using the critical val...

주제어

#귓본 제작   #이어 쉘   #3차원 모델링  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문은 의료영상을 이용한 융합기술 연구로 보청기 이어 쉘 제작에 대한 그 가능성을 모델링을 통하여 입증하고자 하였다. DICOM 영상을 이용해서 만든 STL 파일의 3차원 형상 표면은 기존의 귓본 방식과 같은 삼각형 구조로 표현되어 3D Printer에서 실질적인 보청기 이어 쉘 제작이 가능했다.
  • 또한 귓본 체취 과정에서 인체의 감염과 재료의 접촉으로 고막 손상이 발생할 수도 있으며, 귓본 제작 전후 및 이동과정에서 변형으로 시간과 비용을 낭비하는 경우도 있을 수 있다. 본 연구는 이러한 기존의 방법들이 보완된 새로운 방법으로 병원 임상에서 진단 및 수술시 보조적인 지표로 유용하게 사용하는 인체의 3차원 정보3), 즉 방사선 DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) 영상을 이용한 외이도 외형을 3차원으로 만들어 보청기 착용 시 크기가 맞지 않아 발생하는 통증 및 불편감과 환자안전을 줄일 수 있는 새로운 보청기 제조방법을 이어 쉘 모델링을 통하여 제시하고자 하였다.

가설 설정

  • 급속한 노령화 사회로 노령인구의 지속적인 증가와 함께 보청기 산업의 규모와 수요가 크게 늘어나고 있다. 보청기 제조에 있어 사람들이 가지고 있는 귓바퀴와 외이도 형태는 길이, 직경, 모양 등에서 다소간의 개인적 차이가 있다. 귓속 형 보청기의 경우 외형(shell)을 개개인의 귓바퀴와 외이도에 맞추는 방식으로 제작하므로 착용감을 높일 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
귓본 제작에 있어서 고려해야할 사항은 무엇인가? 보청기 사용자 만족도 조사에서 귀의 통증이나 불편 감을 호소하는 경우가 전체 응답자의 24%가 나타나는2) 문제점으로 그 정밀성은 매우 중요해졌다. 이러한 이유로 보청기를 만들기 위해선 각 개인의 특성에 맞는 귓본 제작을 하여야 하는데 그 제작과정에서 재료의 특성인 점성(viscosity), 수축비율, 응력완화(stress relaxation), 인장강도(tensile strength), 경도((hardener), 이항력(release force)등을 고려하여야 한다. 또한 귓본 체취 과정에서 인체의 감염과 재료의 접촉으로 고막 손상이 발생할 수도 있으며, 귓본 제작 전후 및 이동과정에서 변형으로 시간과 비용을 낭비하는 경우도 있을 수 있다.
본 연구에서 사용한 3차원 모델링 기법을 이용한 방식은 기존 귓본 방식과 비교해 어떤 장단점이 있는가? 이와 같이 CT 촬영으로 사전에 환자의 외이도 단면을 획득하고, 영상분할(image segmentation), 볼륨 재구성(volume reconstruction)등, 입체적으로 가시화 하는 방법을 사용하였기 때문에 기존 귓본 방식과 다른 장단점이 있을 수 있다. 보청기 제조 자체만 놓고 본다면 본 연구는 불필요한 방사선 피폭을 초래할 수 있는 여지가 있지만 초기 청력 손실의 원인을 구별하는 검사법으로 CT가 활용 된다면 보다 안전한 보청기 제조의 결과로 이어질 수 있다. 귓본 제작 과정에서 실리콘 주입 시 감염, 고막손상의 우려를 방지할 수 있고 실리콘 압박으로 정확도가 낮아지고 완성까지의 경과 시간으로 형상이 변형되는 것을 막을 수 있다. 또한 고막까지 3차원 구조를 표현할 수 있어 전체 외이도 정보를 활용할 수 있는 있는 장점도 있다. 그러나 DICOM 방식에서는 raw data를 이용하므로 방사선 피폭 이 외에 3차원 프로그램을 구입하는 비용과 프로그램 기술 습득의 문제들이 있을 수 있다.
귓속 형 보청기는 어떤 제작 방식을 통해 착용감을 높일 수 있는가? 보청기 제조에 있어 사람들이 가지고 있는 귓바퀴와 외이도 형태는 길이, 직경, 모양 등에서 다소간의 개인적 차이가 있다. 귓속 형 보청기의 경우 외형(shell)을 개개인의 귓바퀴와 외이도에 맞추는 방식으로 제작하므로 착용감을 높일 수 있다. 만약 귓속 형 보청기가 외이도의 크기에 비해 작으면 헐거워서 빠질 수 있고, 반대로 크면 통증을 유발할 수 있다1).
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참고문헌 (11)

  1. Sejin Oh. Introduction to Hearing Aids, Sigma Press, pp. 1-258, 2015 

  2. Jeonghun An, Yunhee Kim, Hyeseon Seo, et al. Domestic aids Use of hearing loss and failure analysis., State Institute of Health and Medical Research Report, pp. 1-273, 2011 

  3. Freiber. Abdominal. aortic aneurysms, increasing infrarenal aortic diameter, and risk of total mortality and incident cardiovascular disease events: 10-year follow-up data from the Cardiovascular Health Study, Circulation, Vol.26, No.117(8), pp.1010-1017, 2008 

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  4. Dong Won Kang, Eunbo Kang, Inseok Kang, et al. Computed Tomography, Daihak Book. pp.398-402, 2015 

  5. Youngkyu Choi, Trends in surface modeling techniques for 3D Visualization Medical Image. The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol.45, No.8, pp.30-35, 1996 

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  10. G. Hai, W. C. Siu, and C. H. Hou, Improved Techniques for Automatic Image Segmentation, IEEE trans, Circuits and Systems for video Technology, IEEE Trans. Vol.11, pp.1273-1280, 2001 

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  11. T. McInerney, Deformable models in medical image Analysis: A survey, Medical Image Analysis, Vol.1 No.2, pp.91-108, 1996 

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