열가소성 플라스틱 재질과 3D 프린트 필라멘트 재질에대한 방사선량 분석에 관한 연구

A Study on the Analysis of Radiation Dose for Thermoplastic Material and 3D Print Filament Materials

본 연구는 방사선치료 시 사용하는 고정용구 인 열가소성 플라스틱 마스크를 3D 프린트로 제작하기 위한 선행 연구로써 열가소성 플라스틱을 대체할 수 있는 필라멘트 재질을 분석하고자 진행하였다. 시중에 상용화되어 있는 필라멘트 재질 중 열가소성 플라스틱 마스크와 특성이 유사한 재질을 선택하여 방사선량을 비교 분석하였다. 실험은 몬테칼로 시뮬레이션을 이용하였으며, 마스크가 두부를 고정한 형태를 ICRU 구를 대상으로 모사하고 열가소성 플라스틱 재질과 필라멘트 재질을 적용하여 피부 Hp(0.07), 수정체 Hp(3), 전신 Hp(10) 지점에서 광자 플루언스를 계산하였다. 그 결과 열가소성 플라스틱 재질을 기준으로 상대적인 선량을 보면 차이가 4% 이내로 근사한 값을 나타내었으며, 가장 유사한 선량을 보인 재질은 PA-nylon으로 나타났다. 적절한 필라멘트 재질 선택에 있어서 경제성, 방사선 영향 등 다양한 조건을 종합적으로 고려하여 선택해야 할 것이며, 본 연구 결과를 기초적인 자료로써 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

This study is a prior research to manufacture a thermoplastic mask, which is a fixture used in radiation therapy, by 3D printing. It proceeded to analyze the filament material that can replace the thermoplastic. Among the commercially available filament materials, a material having similar characteristics to that of a thermoplastic mask was selected and the radiation dose was compared and analyzed. The experiment used Monte Carlo simulation. The shape in which the mask fixed the head was simulated for the ICRU sphere. The photon fluence was calculated at the skin Hp (0.07), the lens Hp (3), and the whole body Hp (10) by applying a thermoplastic plastic material and a filament material. As a result, when looking at the relative dose based on the thermoplastic plastic material, the difference was approximated within 4%. The material showing the most similar dose was PA-nylon. In selecting an appropriate filament material, it should be selected by comprehensively considering various conditions such as economical efficiency and radiation effects. It is thought that the results of this study can be used as basic data.