CT 데이터와 3D 프린팅 기술을 이용한 뼈 모형 X선 팬텀 제작에 관한 연구

윤명성 ( Myeong-seong ),한동균 ( Dong-kyoon Han ),김연민 ( Yeon-min Kim ),윤준 ( Joon Yoon ) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.7

3-dimensional(D) 프린터는 컴퓨터로 모델링 한 데이터를 바탕으로 3차원의 입체 물체를 출력할 수 있는 장비이다. 이러한 특징을 방사선과학 분야와 융합하여, CT 데이터를 이용한 뼈 모형 X선 팬텀제작 등에 활용되고 있다. 본 연구는 기존의 Pelvis팬텀을 CT 스캔하고 얻어진 데이터로 Fused Filament Fabrication(FFF) 3D 프린터의 소재인 PLA, Wood, XT-CF20, Glow fill, Steel 필라멘트를 이용하여, 뼈 모형 팬텀을 제작하였다. 기존의 Pelvis 팬텀과 3D 프린터로 제작된 5가지 재질의 팬텀을 동일한 조건으로 CT 스캔 하고 얻어진 영상에서 Hounsfield Unit(HU)을 측정하였으며, 진단용X선 발생장치를 이용하여 SI, SNR을 측정하여 각 팬텀을 비교 분석하였다. 그 결과 사지 X선 검사 조건 내에서 X선 팬텀은 glow fill 필라멘트가 가장 적합하다는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 기반으로 필라멘트의 특성들을 알 수 있었으며, X선 팬텀 제작에 대한 실용성을 확인하였다. A 3-dimensional (D) printer is a device capable of outputting a three-dimensional solid object based on data modeled in a computer. These features are utilized in the bone model X - ray phantom production etc using CT data by fusing with the radiation science field. A bone model phantom was made using data obtained by CT scan of an existing Pelvis phantom, using PLA, Wood, XT-CF20, Glow fill, Steel filaments which are materials of Fused Filament Fabrication (FFF) 3D printer.Measure Hounsfield Unit (HU) with images obtained by CT scan of the existing Pelvis phantom and five material phantoms made with 3D printer under the same conditions,SI and SNR were measured using a diagnostic X-ray generator, and each phantom was compared and analyzed.As a result, the X - ray phantom in the X - ray examination condition of the limb was found to be most suitable for the glow fill filament.The characteristics of the filament can be known to the base of this research and the practicality of X - ray phantom fabrication was confirmed.

3D프린터를 이용한 CT 선량측정 팬텀 제작 및 비교에 관한 연구

윤명성 ( Myeong-seong Yoon ),강성현 ( Seong-hyeon Kang ),홍순민 ( Soon-min Hong ),이영진 ( Youngjin Lee ),한동균 ( Dong-koon Han ) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.6

전산화 단층촬영 장치의 정 도관리 항목 중 하나인 환자 피폭선량 피폭 시험은 의료법 제38조 특수의료장비 설치 및 운영에 따라 1년마다 측정을 시행하고 기록을 보관해야 한다. 선량 측정을 위해 사용되고 있는 CT-Dose 팬텀은 정확한 선량 측정이 가능하지만 가격이 비싸다는 단점이 있다. 따라서 본 연구를 통해 기존의 CT-Dose 팬텀을 3D프린터로 유사하게 제작하여 기존의 팬텀과 비교 분석하고 유용성을 알아보았다. 기존의 CT-Dose팬텀과 동일한 팬텀을 제작하기위해 PLA 필라멘트를 이용하여 FFF 방식의 3D프린터를 이용하였으며, CTDIw 값을 산출하기 위해 팬텀의 주변부와 중앙부에 이온챔버를 삽입하여 각 10번씩 측정하였다. 측정결과 주변부는 CT-Dose팬텀 30.44 ± 0.31 mGy, 중앙부는 29.55 ± 0.34 mGy CTDIw값은 30.14 ± 0.30 mGy로 측정되었고, 3D프린터를 이용하여 제작된 팬텀은 주변부 30.59 ± 0.18 mGy, 중앙부 29.01 ± 0.04 mGy, CTDIw값은 30.06 ± 0.13 mGy로 측정되었다. SPSS 통계 프로그램의 Mann- Whiteney U-test를 사용하여 분석한 결과 중앙부의 결과 값은 통계적으로 유의한 차이가 있었지만 주변부와 CTDIw의 결과 값은 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다. 결론적으로, 3D프린터를 이용하여 제작된 팬텀으로 기존의 CT-Dose 팬텀과 유사한 선량측정 성능을 보였으며, 본 연구를 통해 3D프린터를 이용한 저비용의 팬텀 제작의 가능성을 확인할 수 있었다. Patient exposure dose exposure test, which is one of the items of accuracy control of Computed Tomography, conducts measurements every year based on the installation and operation of special medical equipment under Article 38 of the Medical Law , And keep records. The CT-Dose phantom used for dosimetry can accurately measure doses, but has the disadvantage of high price. Therefore, through this research, the existing CT - Dose phantom was similarly manufactured with a 3D printer and compared with the existing phantom to examine the usefulness. In order to produce the same phantom as the conventional CT-Dose phantom, a 3D printer of the FFF method is used by using a PLA filament, and in order to calculate the CTDIw value, Ion chambers were inserted into the central part and the central part, and measurements were made ten times each. Measurement results The CT-Dose phantom was measured at 30.44 ± 0.31 mGy in the periphery, 29.55 ± 0.34 mGy CTDIw value was measured at 30.14 ± 0.30 mGy in the center, and the phantom fabricated using the 3D printer was measured at the periphery 30.59 ± 0.18 mGy, the central part was 29.01 ± 0.04 mGy, and the CTDIw value was measured at 30.06 ± 0.13 mGy. Analysis using the Mann - Whiteney U-test of the SPSS statistical program showed that there was a statistically significant difference in the result values in the central part, but statistically significant differences were observed between the peripheral part and CTDIw results I did not show. In conclusion, even in the CT-Dose phantom made with a 3D printer, we showed dose measurement performance like existing CT-Dose phantom and confirmed the possibility of low-cost phantom production using 3D printer through this research did it.

FFF방식의 3D프린터 노즐 크기와 층 높이가방사선 차폐체 제작에 미치는 영향에 관한 연구

윤준(Joon Yoon),윤명성(Myeong-Seong Yoon) 한국방사선학회 2020 한국방사선학회 논문지 Vol.14 No.7

최근 납으로 제작된 차폐체의 문제점이 대두되면서 대체 할 수 있는 차폐체 연구는 필수적이며 3D프린터로 진단용 X선 차폐체 제작에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 최근 금속 혼합 필라멘트의 개발로 쉽게 차폐제 제작이 가능해졌지만 3D 프린터의 노즐 크기나 출력설정에 관한 연구는 미비하다. 이에 본 연구는 Brass filament와 3D프린터로 노즐 크기와 층 높이에 따라 차폐체를 출력하고 진단용 방사선 발생장치를 이용하여 차폐율 실험을 통해 결과를 비교분석 하고자 한다. 노즐 크기는 0.4, 0.8 mm, 층 높이 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mm로 변화하여 출력하였고, 차폐율 시험은 40 mAs로 고정하고, 60, 80, 100 kVp로 각각 실험하여 차폐율을 분석하였다. 분석결과 노즐 크기와 층 높이에 따라 출력시간을 1/10로 줄일 수 있었으며, 1% 이상 차폐율도 높일 수 있는 것으로 분석되었다. As the problem of shields made of lead has recently emerged, research on replacement shields is essential, and studies on the manufacture of diagnostic X-ray shields with 3D printers are also being actively conducted. Recently, with the development of metal mixed filaments, it has become possible to manufacture shielding materials easily, but studies on the nozzle size and output setting of 3D printers are insufficient. Therefore, this study aims to compare and analyze the results through a shielding rate experiment using a brass filament and a 3D printer, outputting the shield according to the nozzle size and layer height, and using a diagnostic radiation generator. The nozzle size was changed to 0.4, 0.8 mm, layer height 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 mm, and output. The shielding rate test was fixed at 40 mAs, and the shielding rate was analyzed by experimenting with 60, 80, and 100 kVp, respectively. As a result of the analysis, it was analyzed that the printing time could be reduced to 1/10 according to the nozzle size and the layer height, and the shielding rate could be increased by 1% or more.

방사선사와 방사선학과 재학생의 윤리강령 인식 실태조사와 기초자료 연구

정지혜(Ji-hye Jung),윤명성(Myeong-Seong Yoon),장희민(Hui-min Jang),한동균(Dong-kyoon Han) 한국보건의료윤리학회 2023 한국보건의료윤리학회지 Vol.2 No.1

Background: By identifying the degree of awareness of the Code of Ethics of Radiological technologist and Radiologic science students, and figuring out what content and format is appropriate for education, we intend to prepare basic data for the development of the Code of Ethics in the future. Methods: The data collection period was from July 21 to November 24, 2020, and the data collection method was conducted in a non-face-to-face manner through Google questionnaires. Results: The degree of awareness of the code of ethics according to individual characteristics is for Radiological technologist. There was a difference according to age (p=0.005), work area (p=0.019), religion (p≤0.001), and the degree of professional workers was gender (p=0.025), age (p=0.002), and work area. (p=0.019), experience (p=0.010), and religion (p=0.002) showed differences. In the case of enrolled students, there was no difference according to gender, practical experience, and religion, and the degree of perception of occupation was different according to religion (p=0.020). Conclusion: It can be said that it is enough to show that Radiological technologist and Radiologic science students need ethics education, but they do not receive education on actual ethics.

단일조사 whole spine Lateral 검사에서3D 프린터로 제작한 구리 필터 유용성 연구

권경태(Kyung-Tae Kwon),윤다연(Dayeon Yoon),신래운(Rae-Un Shin),한봉주(Bong-Ju Han),윤명성(Myeong-Seong Yoon) 한국방사선학회 2020 한국방사선학회 논문지 Vol.14 No.7

WSS 측면 검사는 척추의 질환을 진단하기 위해 매우 중요한 검사이다. 최근 대면적의 Long Length Detector가 보급되고 있어 피폭선량과 검사 시간을 효율적으로 줄일 수 있으며, 낙상 고위험군 환자 및 소아, 청소년기 환자의 검사에 매우 효율적으로 적용할 수 있다. 하지만 1회 조사로 영상을 얻기 때문에 기하학적인 척추의 해부학적 구조상 허리뼈 보다 목뼈 부근이 상대적으로 체적이 적어 목뼈 부위의 영상 품질은 진단 가치가 매우 하락한다는 단점이 있다. 이에 본 연구는 WSS 측면 검사에서 균일한 영상품질을 얻기 위해 3D 프린팅 기술과 구리 필라멘트를 이용하여 부가 필터를 제작하고 결과를 분석하고자 한다. 3D 프린팅 기술은 원하는 모양을 손쉽게 출력할 수 있는 장점이 있어 산업 분야 전반에 광범위하게 사용되고 있으며, 최근 구리 소재의 필라멘트가 개발되어 부가 필터로서의 가능성을 확인하였다. WSS 측면 검사에서 부가 필터 적용시 CNR과 SNR이 우수하게 측정되어 부가필터의 사용 가능성을 확인 하였다. The WSS lateral examination is important for diagnosing spinal disorders. Recently, long-length detectors for large-area diagnose have been popularized to effectively reduce the exposure dose and examination time. It can be applied very efficiently to examinations of patients with high risk of falls, children, and adolescents. However, since the image is acquired through a single irradiation, the volume of cervical vertebra is relatively smaller than the lumbar due to the geometrical anatomy of the spine. Therefore, this study intends to fabricate an additional filter using 3D printing technology and copper filament to obtain uniform image quality in the WSS lateral examination and to analyze the results. 3D printing technology is able to easily print a desired shape, so it is widely used in the entire industrial field, and recently, a copper filament has been developed to confirm the possibility as an additional filter. In the WSS lateral examination, CNR and SNR were excellently measured when the additional filter was applied, confirming the possibility of using the additional filter.

장골 검출기를 이용한 장골 검사에서 3D 프린터로 제작한 구리 필터의 유용성 연구

김우영(Woo-Young Kim),서현수(Hyun-Soo Seo),한봉주(Bong-Ju Han),윤명성(Myeong-Seong Yoon),이영진(Young-Jin Lee) 대한방사선과학회(구 대한방사선기술학회) 2021 방사선기술과학 Vol.44 No.6

Long-bone examination is mainly used for inspection of the lower extremities. Recently, a long length detector (FXRD-1751S, VIEWORKS, Korea) with three digital detectors attached has been developed. High energy X-rays are used because pelvic areas require high image quality. In this case, X-rays are transmitted a lot in thin areas such as an ankle, and it is not suitable for diagnosing an image. Therefore, this study use copper filters made with 3D printers to increase image quality in the Long-bone inspection. A copper filter was manufactured in consideration of the overall thickness of the lower part. The experiment was conducted in anterior-posterior (AP) and lateral (LAT) positions, depending on the presence or absence of the filter. 5x5 pixels of region of interest (ROI) were selected from the pelvis, knee, and ankle areas. X-rays were irradiated under the conditions of 70 kVp and 40 mAs for AP, 80 kVp, and 63 mAs for lat when without filters, 90 kVp and 80 mAs for AP, 90 kVp and 100 mAs for lat when with filters. signal to noise ratio(SNR) ratio and contrast to noise (CNR) values were measured 1106.38, 14.34 before applying the filter and 1189.32, 70.43 after the filter. For the knee area, 650.44, 97.61 before applying the filter, and 1013.17, 444.24 after applying the filter. For the ankle area, 206.65, 23.68 before applying the filter and 993.50, 136.11 after applying the filter. In the Long-bone examination, SNR and CNR were greatly measured when the filter was applied, confirmed the availability of using the copper additional filter.

방사선 치료에서 3D 프린터로 제작된 금속 필라멘트의투과율에 관한 유용성 평가

권경태(Kyung-Tae Kwon),장희민(Hui-Min Jang),윤명성(Myeong-Seong Yoon) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.7

방사선 치료는 고에너지 X선을 최소 20 Gy에서 80 Gy까지 다양하게 조사되기 때문에 종양이 위치하는 국소부위에 고선량을 투여하며 일부 정상조직의 여러 부작용이 예상 된다. 현재 임상에서는 정상조직의 차폐를 위한 노력으로 대표적인 재료인 납을 사용하고 있지만 납은 인체에 유해한 중금속으로 분류되고 있으며 다량의 피부접촉은 중독을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구는 FDM(Fused Deposition Modeling)방식의 3차원 프린터의 재료 Tungsten, Brass, Copper을 이용하여 납의 한계점을 보완 할 수 있는 측정시트를 제작하고 투과성능을 알아보고자 한다. 3D 프린터를 이용해 Tungsten 혼합 필라멘트 투과측정 시트 크기는 70 × 70 mm, 두께는 1, 2, 4 mm로 제작하였으며 제작한 측정시트의 투과성능을 확인하기 위해 선형가속기 (TrueBeam STx, S/N: 1187)에서 발생된 6, 15 MV을 Water Phantom과 Ion chamber (FC-65G), elcetrometer (PTW UNIDOSE)을 사용하여 SSD 100 cm, 물 속 5 cm에서 100 MU를 조사하여 측정하고 투과성능을 평가하였다. 각 소재의 측정시트를 1 mm씩 증가시킨 결과 6 MV에서는 Tungsten 시트의 경우 3.8~3.9 cm일때의 시트는 기존 납의 차폐체 두께 6.5 cm 보다 얇으며, 15 MV에서는 Tungsten 시트의 경우 4.5~4.6 cm일 때 시트는 기존 납의 차폐체 두께 7 cm 보다 얇으며 동등한 성능을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 Tungsten 합금 필라멘트을 이용하여 제작한 투과측정 시트는 고에너지 영역에서의 투과 차폐 가능성을 확인하였으며. 대체품으로써의 사용가능성 또한 우수함을 확인하였다, 향후 3D 프린팅 기술로 차폐제 제작을 위한 기초자료로 제공할 수 있을 것으로 사료 된다. Since radiation therapy is irradiated with high-energy X-rays in a variety of at least 20 Gy to 80 Gy, a high dose is administered to the local area where the tumor is located, and various side effects of some normal tissues are expected. Currently, in clinical practice, lead, a representative material, is used as an effort to shield normal tissues, but lead is classified as a heavy metal harmful to the human body, and a large amount of skin contact can cause poisoning. Therefore, this study intends to manufacture a measurement sheet that can compensate for the limitations of lead using the materials Tungsten, Brass, and Copper of the 3D printer of the FDM (Fused Deposition Modeling) method and to investigate the penetration performance. Tungsten mixed filament transmission measurement sheet size was 70 × 70 mm and thickness 1, 2, 4 mm using a 3D printer, and a linear accelerator (TrueBeam STx, S/N: 1187 ) was measured by irradiating 100 MU at SSD 100 cm and 5 cm in water using a water phantom, an ion chamber (FC-65G), and an elcetrometer (PTW UNIDOSE), and the permeability was evaluated. . As a result of increasing the measurement sheet of each material by 1 mm, in the case of Tungsten sheet at 3.8 to 3.9 cm in 6 MV, the thickness of the lead shielding body was thinner than 6.5 cm, and in case of Tungsten sheet at 4.5 to 4.6 cm in 15 MV. The sheet was thinner than the existing lead shielding body thickness of 7 cm, and equivalent performance was confirmed. Through this study, the transmittance measurement sheet produced using Tungsten alloy filaments confirmed the possibility of transmission shielding in the high energy region. It has been confirmed that the usability as a substitute is also excellent. It is thought that it can be provided as basic data for the production of shielding agents with 3D printing technology in the future.