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  • [Med Phys.] A depth-sensing technique on 3D-printed compensator for total body irradiation patient measurement and treatment planning.

    2016년 12월호
    [Med Phys.] A depth-sensing technique on 3D-printed compensator for total body irradiation patient measurement and treatment planning.

    카톨릭의대/ 이민영, Lei Xing*, 서태석*

  • 출처
    Med Phys.
  • 등재일
    2016 Nov
  • 저널이슈번호
    43(11):6137.
  • 내용

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    그림1) (a) A photograph in the treatment setup. (b) CT based (c) and tablet generated PC models of RANDO
    phantom.



    그림2) (a) The 3D model of a compensator, created by a computer aided design application, and (b) the 3D-printed shape of the compensator used to create a silicone mold for shaping the wax/tungsten powder mixture.

     

    Abstract

    PURPOSE:

    The purpose of total body irradiation (TBI) techniques is to deliver a uniform radiation dose to the entire volume of a patient's body. Due to variations in the thickness of the patient, it is difficult to produce such a uniform dose distribution throughout the body. In many techniques, a compensator is used to adjust the dose delivered to various sections of the patient. The current study aims to develop and validate an innovative method of using depth-sensing cameras and 3D printing techniques for TBI treatment planning and compensator fabrication.

     

    METHODS:

    A tablet with an integrated depth-sensing camera and motion tracking sensors was used to scan a RANDO™ phantom positioned in a TBI treatment booth to detect and store the 3D surface in a point cloud format. The accuracy of the detected surface was evaluated by comparing extracted body thickness measurements with corresponding measurements from computed tomography (CT) scan images. The thickness, source to surface distance, and off-axis distance of the phantom at different body section were measured for TBI treatment planning. A detailed compensator design was calculated to achieve a uniform dose distribution throughout the phantom. The compensator was fabricated using a 3D printer, silicone molding, and a mixture of wax and tungsten powder. In vivo dosimetry measurements were performed using optically stimulated luminescent detectors.

     

    RESULTS:

    The scan of the phantom took approximately 30 s. The mean error for thickness measurements at each section of phantom relative to CT was 0.48 ± 0.27 cm. The average fabrication error for the 3D-printed compensator was 0.16 ± 0.15 mm. In vivo measurements for an end-to-end test showed that overall dose differences were within 5%.

     

    CONCLUSIONS:

    A technique for planning and fabricating a compensator for TBI treatment using a depth camera equipped tablet and a 3D printer was demonstrated to be sufficiently accurate to be considered for further investigation.​ 

     

     

    Author information

    Lee MY1, Han B2, Jenkins C3, Xing L2, Suh TS1.

    1Department of Biomedical Engineering, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul 137-701, South Korea and Research Institute of Biomedical Engineering, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul 137-701, South Korea.

    2Department of Radiation Oncology, Stanford University School of Medicine, Stanford, California 94305.

    3Department of Radiation Oncology, Stanford University School of Medicine, Stanford, California 94305 and Department of Mechanical Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305. 

  • 연구소개
    최근 가장 이슈가 되고 있는 3D모션추적 기술과 3D프린트 기술을 전신방사선치료에 접목시킨 연구입니다. 이는 Google사의 움직임을 기반으로 방향을 감지하는 3D동작센서와 주변 환경 표면을 입체적으로 매핑하는 센서를 사용하여 환자의 3차원 공간을 구현하고 이를 포인트 클라우드 형식으로 분석하였습니다. 짧은 시간 안에 정확하게 분석된 환자 주변 공간 데이터를 3D 프린터에 입력하여 환자별 보상체를 제작하였습니다. 이렇게 만들어진 보상체로 신체 각 부위에 균등하게 조사를 하여 재현성 평가 및 정확성 평가를 실시하였습니다. 이러한 연구를 통해 전신방사선치료뿐만 아니라 다른 연구에도 적용을 할 수 있을 것이기에 이 3D기술에 익숙하지 않은 연구자들에게 도움이 될 만한 정보라 생각됩니다.
  • 편집위원

    TBI에서 정확한 depth를 측정하여 균일한 방사선량을 조사하는 것은 매우 중용한 일이다. 방사선조사가 가능할 수 있도록 최근에 개발된 기술을 이용한 연구는 현재도 물론이며 미래에도 유용한 기술일 될 것이다.

    덧글달기2016-12-07 15:00:53

  • 편집위원2

    최근 의료분야에 3D 프린터를 적용하려는 많은 시도들이 이루어지고 있는데 상기 연구는 방사선치료에 적용한 예입니다.

    2016-12-07 15:00:53

  • 편집위원2

    지금까지 방사선치료분야에서의 활용은 주로 환자고정을 위한 보조기구 제작에 국한되어 있었으나 이번 연구에서는 백혈병과 같은 혈액종양환자들의 방사선치료에서 필요한 보상체를 왁스와 텅스텐 분말, 실리콘을

    2016-12-07 15:00:53

  • 편집위원2

    사용하여 X선 선량을 조절할 수 있도록 제작한 점이 흥미롭습니다. 측정된 선량균일도가 5% 이내이어서 제작된 보상체의 유효성을 보여주었습니다.

    2016-12-07 15:00:53

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