보급형 FFF방식 3D프린터 소재에 대한 유용성 평가

Evaluation of Material Usability in FFF-type 3D Printers

3D 프린팅 기술은 컴퓨터로 모델링 한 데이터를 적층 방식으로 쾌속 조형하며 3차원 물체를 출력할 수 있는 장비이다. 이러한 특징을 방사선과학 분야와 융합하여, 정도관리 팬텀이나 CT 데이터를 이용한 해부학 모형 팬텀에 활용되고 있다. 하지만 PolyLactid Acid(PLA)나 Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene(ABS)소재 이 외의 대한 연구는 미미한 실정이다. 이에 본 연구는 Fused Filament Fabrication(FFF) 3D 프린터의 소재인 PLA, ABS, XT, Wood, XT-CF20, Glow fill, Steel, Thermoplastic PolyUre-thane(TPU)-95A, Bronze, Brass, nGen, CoPol-yEster (CPE), Nylon, Cork, Poly Carbonate(PC), High Temperature resistance(HT) filament를 이용하여, 지름 25 mm, 높이 50mm의 원통형을 내부채움 100%로 출력하여 American Association of Physicists in Medicine(AAPM) CT 팬텀 중 직선성 측정 블록에 조립하였다. 조립된 팬텀을 동일한 조건으로 CT 스캔하고 얻어진 영상에서 Hounsfield Unit(HU)을 측정하여 인체 내 조직들의 HU와 비교 분석하였다. 그 결과 filament마다 HU의 차이를 보였으며, –100 HU 부터 3,000 HU 이상이 측정되어, 실제 인체의 해부학적 조직과 유사한 HU를 가지고 있는 소재들을 찾을 수 있었다. 본 연구의 기반으로 해부학적 팬텀 제작에 대한 실용성뿐만 아니라 정도관리 팬텀 및 X-선 차폐체 제작의 가능성 등 방사선영상과 3D 프린팅 기술 융합의 가능성을 확인하였다.

3D printing technology is an equipment in which computer-modeled data is add together layer by layer by rapid prototyping technology to create a three-dimensional object. These characteristics are fused with the field of radiology and are utilized for the quality control phantom or the anatomical model phantom using CT data. Therefore, this study produced a cylinder of 25 mm diameter, 50 mm height and 100% fill density which was used as a material for Fused Filament Fabrication (FFF) 3D Printers: PLA, ABS, XT, Wood, XT-CF20, Glow fill, Steel, Thermoplast Poly-Urhet (TP-A), Brasson, 95, Brasson. The cylinder is then assembled on the linearity measurement block of the American Association of Physicians in Medicine (AAPM) CT phantom. The assembled phantom was scanned under the same conditions and the HU of the tissues in the human body was compared with the HU in the obtained images. As a result, each filaments showed a difference of HU. Since HU was measured from - 100 HU to + 3,000 or more HU, materials with HU similar to the anatomical tissue of the actual human body were found. On the basis of this study, the feasibility of 3D printing technology fusion with radiographic images, such as the possibility of producing quality control phantom and X-ray shield as well as the practicality of anatomical phantom production was confirmed.