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3D 프린팅 팬텀의 핵의학분야 적용 평가 - 감마카메라 중심으로
Evaluation of Nuclear Medicine Applications of 3D Printing Phantom - Gamma Camera Centrically 원문보기

핵의학기술 = The Korean journal of nuclear medicine technology, v.21 no.2, 2017년, pp.65 - 73  

박훈희 (신구대학교 방사선과) ,  이주영 (송호대학교 방사선과) ,  김지현 (서울특별시 서울의료원 핵의학과)

초록
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Purpose 3D 프린팅 기술은 3D 스캔이나 모델링을 통하여 적측가공 방식으로 제작하는 기공기술로서 금형 없이 직접 생산이 가능하고 빠른 시간 내에 제작이 가능하여 최근 다양한 산업분야에서 본격적으로 적용되고 있다. 3D 프린팅 기술은 의료분야에 있어, 영상의학 및 방사선 치료분야에서 다양하게 활용되고 있지만 핵의학 분야에서는 관련 연구가 미비한 실정이다. 그러므로 본 연구는 기존에 적용되고 있는 핵의학분야 팬텀과 3D 프린팅 기술로 제작된 텀의 특성을 비교하고 적용 가능성을 평가하는데 목적을 두었다. Materials and Methods 방사선 투과도 변화측정 국제기준 팬텀인 알루미늄(Aluminum) 계단 쐐기(step wedge)를 기준($140mm{\times}62mm{\times}35mm$)으로 PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate)와 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)재질로 각각 동일한 크기의 팬텀을 제작하였다. PMMA 팬텀은 핵의학 분야에서 주로 적용되는 팬텀의 성분과 동일한 소재로 제작하였고, ABS 팬텀 제작은 3D 프린팅 기술의 액체 기반형의 SLA(Stereo Lithography Apparatus)기법을 사용하여 제작하였다. 본 연구는 SPECT/CT장비 BrightView XCT(Philips Health Care, Cleveland, USA)를 이용하였다. 영상 획득은 Rectangular Flood phantom(Biodex, New York, USA) $^{99m}TcO_4$ 3, 6 mCi와 $^{57}Co$ lood phantom(adqual, New Hampshire, USA) $^{57}Co$ 20 mCi를 이용하여 Aluminum, PMMA, ABS 팬텀에 대해 60 min 리스트모드(List mode)로 획득하였다. 획득한 영상의 분석을 위해 관심영역(ROI)을 설정하여 각 팬텀의 단계별로 평가하였다. Results 방사선원의 종류 및 방사선량에 따라 ABS 팬텀의 계수치는 PMMA 팬텀의 계수치와 유사한 값을 나타내며, 두께의 증가에 따라 선형적으로 감소하였다. Aluminum, PMMA, ABS 팬텀의 선감약계수를 비교했을 때, Aluminum 팬텀의 선감약계수는 나머지 두 팬텀보다 수치가 높았고, PMMA, ABS 팬텀에서는 근사치의 선감약계수가 나타났다. Conclusion 3D 프린팅 기술로 제작된 ABS 팬텀을 기준으로 PMMA 팬텀은 두께가 증가함에 따른 계수치의 변화가 유사하게 선형적으로 감소하였고, 선감약계수도 근사치로 나타내었다. ABS 팬텀의 핵의학적 적용 가능성을 확인할 수 있었으며, 추후 연구를 통해 세부적인 교정치(correction value)를 적용한다면 활발한 적용이 가능하리라 사료된다.

주제어

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문제 정의

  • 3D 프린팅 기술은 의료분야에 있어, 영상의학 및 방사선 치료분야에서 다양하게 활용되고 있지만 핵의학 분야에서는 관련 연구가 미비한 실정이다. 그러므로 본 연구는 기존에 적용되고 있는 핵의학분야 팬텀과 3D 프린팅 기술로 제작된 팬텀의 특성을 비교하고 적용 가능성을 평가하는데 목적을 두었다.
  • 따라서 본 연구에서는 기존 핵의학 분야에서 사용되는 PMMA 팬텀과 3D프린터로 제작된 ABS 팬텀의 방사선 투과도 및 선감약계수의 비교평가에 목적을 두었다. 본 연구의 결과에서는 두께, 선원 및 선량 등의 변화에서 ABS 팬텀의 계수치는 PMMA 팬텀의 계수치와 유사한 값을 가지며 동시에 선형적으로 감소하였고, Aluminum 팬텀의 계수치를 기준으로 PMMA, ABS 팬텀의 계수 차이정도가 유사한 값을 가짐을 확인하였다.
  • 이에 따라 핵의학 장비의 정도관리 측면에서 기존 핵의학 팬텀과 비교하여 3D 프린팅 기술로 제작된 팬텀(Phantom)의 물질특성을 비교 연구한다면, 핵의학 분야에서 3D 프린팅 기술을 유용하게 활용할 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 기존 핵의학 팬텀과 3D 프린팅 기술로 제작된 팬텀의 물질 특성을 비교하고 유용성을 평가하는데 목적을 두었다. 더 나아가 향후 핵의학 분야에서의 3D 프린팅 기술 활용에 기초 연구 자료로 활용하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
3D 프린팅 기술이란 무엇인가? 3D 프린팅 기술(3D Printing Technology)은 3차원 스캔이나 3차원 모델링을 통하여 획득된 디지털 데이터를 적층 가공 방식으로 제작하는 가공기술이며, 현재까지 많은 파생기술이 개발되어 시제품 제작 수준에서의 활용을 넘어 각종 산업현장 및 의료분야에서 다양하게 활용되고 있다.1) 3D 프린팅 기술은 디지털 데이터로부터 금형(crack)없이 직접적인 생산이 가능하고 실물 형상의 제품을 빠른 시간 내에 제작할 수 있다는 점에서 맞춤형 소량생산 제품 활용에 매우 효과적이며, 의료 소재 및 팬텀 등으로 제작되어 의료분야에서 또한 다양한 용도로 활용되고 있다.
3D 프린팅 기술의 장점은 무엇인가? 3D 프린팅 기술(3D Printing Technology)은 3차원 스캔이나 3차원 모델링을 통하여 획득된 디지털 데이터를 적층 가공 방식으로 제작하는 가공기술이며, 현재까지 많은 파생기술이 개발되어 시제품 제작 수준에서의 활용을 넘어 각종 산업현장 및 의료분야에서 다양하게 활용되고 있다.1) 3D 프린팅 기술은 디지털 데이터로부터 금형(crack)없이 직접적인 생산이 가능하고 실물 형상의 제품을 빠른 시간 내에 제작할 수 있다는 점에서 맞춤형 소량생산 제품 활용에 매우 효과적이며, 의료 소재 및 팬텀 등으로 제작되어 의료분야에서 또한 다양한 용도로 활용되고 있다.2)
PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate)와 ABS팬텀은 각각 어떻게 제작되었는가? 설계 도면을 바탕으로 PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate)와 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)재질로 각각 동일한 크기의 팬텀을 제작하였다. PMMA 팬텀은 핵의학 분야에서 정도관리를 위해 사용되는 팬텀 성분과 동일한 소재를 적용하였으며, ABS 팬텀 제작은 3D 프린팅 기술의 액체 기반형의 SLA(stereo Lithography Apparatus) 기법을 사용하여 제작하였다(Fig. 2).
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참고문헌 (15)

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