KR101876457B1 - Personalized bolus for compensating thickness of chest wall and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

흉벽의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스는 환자의 환부의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 면 및 상기 환자의 흉벽의 내면에 대응하는 형상을 가지며, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함한다. 상기 맞춤형 볼러스는 상기 환자의 상기 흉벽의 두께를 보정한다.The customized bolus for correcting the thickness of the chest wall has a first surface having a shape corresponding to the outer surface of the affected part of the patient and a shape corresponding to the inner surface of the chest wall of the patient, . The customized bolus corrects the thickness of the chest wall of the patient.

Description

흉벽의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스 및 이의 제조 방법{PERSONALIZED BOLUS FOR COMPENSATING THICKNESS OF CHEST WALL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a personalized bolus for correcting a thickness of a chest wall, and a method of manufacturing the bolus. [0002]

본 발명은 흉벽의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환자의 환부의 외면의 형상과 흉벽의 내면의 형상을 기초로 상기 볼러스를 형성하여 상기 흉벽의 두께를 정확히 보정할 수 있고, 그에 따라 환자에 따른 맞춤형 방사선 치료의 효과를 향상시킬 수 있는 맞춤형 볼러스 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a personalized bolus for correcting the thickness of a chest wall and a method of manufacturing the same. More specifically, the bolus is formed on the basis of the shape of the outer surface of the affected part of the patient and the shape of the inner surface of the chest wall, The present invention relates to a customized bolus and a method of manufacturing the same that can accurately correct the thickness and thereby improve the effect of customized radiotherapy according to the patient.

유방암에서 유방전절제술 후 방사선 치료(postmastectomy radiotherapy, PMRT)는 국소 영역 재발율을 감소시킴과 동시에 생존율을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 유방암 환자의 흉벽 방사선 조사에서 사용되는 전자선의 깊이 선량 분포의 특징은 표면으로부터 어느 정도의 깊이까지는 흡수선량의 거의 같고 이를 지나면 급속히 감소하는 양상을 보인다.Postmastectomy radiotherapy (PMRT) in breast cancer is known to reduce local recurrence rate and improve survival rate. The characteristics of the depth dose distribution of the electron beam used in chest wall irradiation of breast cancer patients are almost the same as the absorbed dose up to a certain depth from the surface and rapidly decrease after passing.

따라서, 흉벽의 두께를 균일하게 하고 폐와 같은 비균질 내부장기를 보상하기 위해 보상체(compensator) 또는 볼러스(bolus)를 사용할 수 있다. 이상적으로 볼러스는 저지능과 산란능의 관점에서 인체조직과 동등한 물질이어야 하고 피부 조직에 충분한 방사선량이 들어가도록 하기 위해 환자 표면에 최대한 밀착되도록 놓게 된다. 따라서, 볼러스는 깊이 선량 분포에서 환자 신체의 일부분처럼 고려될 수 있다. Thus, a compensator or bolus can be used to make the thickness of the chest wall uniform and to compensate for heterogeneous internal organs such as the lungs. Ideally, the bolus should be equivalent to the human tissue in terms of low-power and spawning ability and placed as close as possible to the patient's surface to ensure that sufficient radiation dose is placed on the skin tissue. Thus, the bolus can be considered as part of the patient body in the depth dose distribution.

그러나 가장 흔히 사용되고 있는 플랫 볼러스의 경우, 환장의 불규칙한 체표면에 완벽하게 밀착할 수 없고, 그 결과 발생하는 공극(air gap)으로 인해 체표면에서의 방사선량이 상당히 감소하게 되는 문제점이 있다. However, in the case of the flat bolus, which is most commonly used, there is a problem that the irregular surface of the irregular surface of the irregular surface can not be brought into close contact with each other, and the resulting air gap significantly reduces the radiation dose on the surface of the body.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 환자의 환부의 외면의 형상과 흉벽의 내면의 형상을 기초로 상기 볼러스를 형성하여 상기 흉벽의 두께를 정확히 보정할 수 있고, 그에 따라 환자에 따른 맞춤형 방사선 치료의 효과를 향상시킬 수 있는, 흉벽의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of correcting a thickness of a chest wall by forming a bolus on the basis of a shape of an outer surface of a diseased part and a shape of an inner surface of the chest wall And to provide a customized bolus for correcting the thickness of the chest wall which can improve the effect of customized radiotherapy according to the patient accordingly.

본 발명의 다른 목적은 상기 흉벽의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a customized bolus for correcting the thickness of the chest wall.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 흉벽의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스는 환자의 환부의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 면 및 상기 환자의 흉벽의 내면에 대응하는 형상을 가지며, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함한다. 상기 맞춤형 볼러스는 상기 환자의 상기 흉벽의 두께를 보정한다.According to an embodiment of the present invention, a customized bolus for correcting a thickness of a chest wall includes a first surface having a shape corresponding to an outer surface of a diseased part of a patient and a second surface corresponding to an inner surface of the chest wall of the patient And includes a second surface facing the first surface. The customized bolus corrects the thickness of the chest wall of the patient.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 형상은 상기 환부의 상기 외면 및 상기 흉벽의 상기 내면의 차이에 의해 결정될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the shape of the customized bolus may be determined by the difference between the outer surface of the lesion portion and the inner surface of the chest wall.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스는 폴리 랙틱 애시드(Poly Lactic Acid)를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the customized bolus may include a poly-lactic acid.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 밀도는 1.19 gram/cm3일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the density of the customized bolus may be 1.19 grams / cm < 3 >.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 맞춤형 볼러스를 제조하는 방법은 환자의 단층 촬영 영상을 기초로, 상기 환자의 흉벽의 두께를 보정하는 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계 및 상기 모델링된 상기 맞춤형 볼러스의 상기 형상을 기초로 상기 맞춤형 볼러스를 프린팅하는 단계를 포함한다. 상기 맞춤형 볼러스는 상기 환자의 상기 환부의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 면 및 상기 환자의 상기 흉벽의 내면에 대응하는 형상을 가지며, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a customized bolus, the method comprising: modeling a shape of a customized bolus that corrects a thickness of a chest wall of the patient based on a tomography image of the patient; And printing the customized bolus based on the shape of the customized bolus modeled. The customized bolus includes a first surface having a shape corresponding to an outer surface of the lesion portion of the patient and a second surface having a shape corresponding to an inner surface of the chest wall of the patient and opposed to the first surface.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계는 상기 환자의 상기 단층 촬영 영상으로부터 추출된 소스 영상의 일부를 잘라 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일은 상기 소스 영상 내의 표면을 정의하는 복수의 삼각형 메쉬를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, modeling the shape of the customized bolus may include extracting a stereolithography file by cutting a portion of the source image extracted from the tomographic image of the patient have. The stereolithography file may comprise a plurality of triangular meshes defining a surface within the source image.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계는 상기 환자의 상기 단층 촬영 영상으로부터 상기 환자의 장기의 일부를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, modeling the shape of the customized bolus may further comprise removing a portion of the patient's organ from the tomographic image of the patient.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계는 상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일 내의 오류 메쉬들을 제거하여 상기 환부의 외면을 정의하는 상기 맞춤형 볼러스의 상기 제1 면을 모델링하고, 상기 흉벽의 내면을 정의하는 상기 맞춤형 볼러스의 상기 제2 면을 모델링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 맞춤형 볼러스의 모델의 형상은 상기 환부의 상기 외면 및 상기 흉벽의 상기 내면의 차이에 의해 결정될 수 있다. In one embodiment of the present invention, modeling the shape of the customized bolus includes removing the error meshes in the stereolithography file to remove the first face of the customized bolus defining the exterior surface of the foreign body And modeling the second surface of the customized bolus defining an inner surface of the chest wall. The shape of the model of the customized bolus may be determined by the difference between the outer surface of the lesion portion and the inner surface of the chest wall.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스를 프린팅하는 단계는 폴리 랙틱 애시드(Poly Lactic Acid)를 포함하는 필라멘트를 노즐로 분사하여 3차원 프린팅하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of printing the customized bolus may include three-dimensional printing by spraying a filament containing a polylactic acid onto a nozzle.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 필라멘트의 분사 속도는 30mm/s일 수 있다. 상기 3차원 프린팅의 층의 두께는 0.5mm일 수 있다. 상기 프린팅의 인필 레이셔(infill ratio)는 100%일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the injection speed of the filament may be 30 mm / s. The thickness of the layer of the three-dimensional printing may be 0.5 mm. The infill ratio of the printing may be 100%.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 제조 방법은 상기 프린팅된 상기 맞춤형 볼러스를 경화시키는 단계, 상기 경화된 상기 맞춤형 볼러스의 표면을 평탄화하는 단계 및 상기 평탄화된 상기 맞춤형 볼러스의 상기 표면을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the method of manufacturing the customized bolus comprises the steps of curing the printed custom bolus, planarizing the surface of the cured bolus customized, And coating the surface of the substrate.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 제조 방법은 상기 환자의 상기 환부와 상기 맞춤형 볼러스 사이의 에어 갭을 제거하기 위해 상기 환부와 상기 맞춤형 볼러스 사이에 겔을 개재하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the method of manufacturing a customized bolus includes the step of interposing a gel between the lesion portion and the customized bolus to remove an air gap between the lesion portion of the patient and the customized bolus .

본 발명의 실시예들에 의하면, 환자의 환부의 외면의 형상과 흉벽의 내면의 형상을 기초로 볼러스를 형성하여 상기 흉벽의 두께를 정확히 보정할 수 있다. 그에 따라 환자에 따른 맞춤형 방사선 치료의 효과를 향상시킬 수 있다. According to the embodiments of the present invention, the thickness of the chest wall can be accurately corrected by forming a bolus based on the shape of the outer surface of the affected part of the patient and the shape of the inner surface of the chest wall. Thus improving the effect of customized radiation therapy on the patient.

또한, 상기 볼러스는 3D 프린팅에 의해 형성되어 시제품의 제작 비용 및 시간을 절감할 수 있고, 환자 개인 맞춤용 제작이 용이하며, 인건비 및 조립 비용 절감의 효과가 있다.In addition, the ball screw can be formed by 3D printing, thereby reducing the production cost and time of the prototype, facilitating the manufacture for personalized patient, and reducing labor and assembly cost.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흉부의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 볼러스 모델링 단계의 세부 단계를 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 1의 볼러스 모델링 단계에서의 소스 영상을 나타내는 단면도이다.
도 4a는 도 3의 소스 영상으로부터 얻어진 제1 영상을 나타내는 개념도이다.
도 4b는 도 4a의 제1 영상으로부터 얻어진 제2 영상을 나타내는 개념도이다.
도 4c는 도 4a의 제1 영상으로부터 얻어진 제3 영상을 나타내는 개념도이다.
도 4d는 도 4b의 제2 영상 및 도 4c의 제3 영상으로부터 형성되는 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 4b의 제2 영상 및 도 4c의 제3 영상으로부터 형성되는 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 4d의 상기 맞춤형 볼러스가 상기 환자의 환부에 결합된 형상을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 4d의 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 최적화하는 방법을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 4d의 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 최적화하는 방법을 나타내는 평면도이다. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a customized bolus for correcting a thickness of a thorax according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a flowchart showing detailed steps of the bolus modeling step of Fig. 1;
3 is a cross-sectional view showing a source image in the bolus modeling step of FIG.
FIG. 4A is a conceptual diagram showing a first image obtained from the source image of FIG. 3. FIG.
4B is a conceptual diagram showing a second image obtained from the first image of FIG. 4A.
4C is a conceptual diagram showing a third image obtained from the first image of FIG. 4A.
FIG. 4D is a conceptual diagram showing the shape of the customized bolus formed from the second image of FIG. 4B and the third image of FIG. 4C.
5 is a perspective view showing the shape of the customized bolus formed from the second image of FIG. 4B and the third image of FIG. 4C.
Fig. 6 is a cross-sectional view showing the shape in which the customized bolus of Fig. 4D is coupled to the affected part of the patient. Fig.
Figure 7 is a cross-sectional view illustrating a method of optimizing the shape of the customized bolus of Figure 4d.
FIG. 8 is a plan view showing a method for optimizing the shape of the customized bolus of FIG. 4D. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, the term "comprises" or "comprising ", etc. is intended to specify that there is a stated feature, figure, step, operation, component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흉부의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.  1 is a flowchart showing a method of manufacturing a customized bolus for correcting a thickness of a thorax according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 환자의 흉부의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스를 제조하는 방법은 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계(S100) 및 상기 모델링된 상기 맞춤형 볼러스의 상기 형상을 기초로 상기 맞춤형 볼러스를 프린팅하는 단계(S200)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a method for manufacturing a customized bolus for correcting a thickness of a thorax of a patient includes the steps of modeling the shape of the customized bolus (S100) and based on the shape of the customized bolus modeled And printing the customized bolus (S200).

상기 맞춤형 볼러스를 제조하는 방법은 상기 프린팅된 맞춤형 볼러스를 표면 처리하는 단계(S300)를 더 포함할 수 있다. The method for manufacturing the customized bolus may further include the step S300 of surface-treating the printed custom bolus.

상기 맞춤형 볼러스는 환자의 환부의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 면 및 상기 환자의 흉벽의 내면에 대응하는 형상을 가지며, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함할 수 있다. 상기 맞춤형 볼러스의 형상에 대해서는 도 4a 내지 도 6을 참조하여 후술한다.The customized bolus may include a first surface having a shape corresponding to an outer surface of a patient's ring portion and a second surface having a shape corresponding to an inner surface of the patient's chest wall and facing the first surface. The shape of the customized bolus will be described later with reference to Figs. 4A to 6.

도 2는 도 1의 볼러스 모델링 단계의 세부 단계를 나타내는 순서도이다. 도 3은 도 1의 볼러스 모델링 단계에서의 소스 영상을 나타내는 단면도이다. 도 4a는 도 3의 소스 영상으로부터 얻어진 제1 영상을 나타내는 개념도이다. 도 4b는 도 4a의 제1 영상으로부터 얻어진 제2 영상을 나타내는 개념도이다. 도 4c는 도 4a의 제1 영상으로부터 얻어진 제3 영상을 나타내는 개념도이다. 도 4d는 도 4b의 제2 영상 및 도 4c의 제3 영상으로부터 형성되는 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 나타내는 개념도이다. Fig. 2 is a flowchart showing detailed steps of the bolus modeling step of Fig. 1; 3 is a cross-sectional view showing a source image in the bolus modeling step of FIG. FIG. 4A is a conceptual diagram showing a first image obtained from the source image of FIG. 3. FIG. 4B is a conceptual diagram showing a second image obtained from the first image of FIG. 4A. 4C is a conceptual diagram showing a third image obtained from the first image of FIG. 4A. FIG. 4D is a conceptual diagram showing the shape of the customized bolus formed from the second image of FIG. 4B and the third image of FIG. 4C.

도 1 내지 도 4d를 참조하면, 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 형상을 모델링하는 단계는 상기 환자의 단층 촬영으로 소스 영상을 생성할 수 있다. 상기 소스 영상은 컴퓨터 단층 촬영(Computed tomography) 영상일 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 영상은 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine) 파일 포맷을 가질 수 있다. 상기 컴퓨터 단층 촬영 영상의 슬라이스는 3mm 단위로 수집되어, 1mm 슬라이스로 재구성될 수 있다. Referring to FIGS. 1 to 4D, modeling the shape of the customized bolus BL may generate a source image by tomography of the patient. The source image may be a computed tomography image. For example, the source image may have a DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) file format. The slices of the computed tomography images can be collected in 3 mm increments and reconstructed into 1 mm slices.

상기 환자의 상기 흉벽의 내면(IS)을 깨끗하고 정밀하게 판단하기 위해, 상기 환자의 상기 단층 촬영 영상으로부터 상기 환자의 장기의 일부를 제거할 수 있다. 예를 들어, 도 4a에서 상기 환자의 흉벽의 내면을 깨끗하고 정밀하게 판단하기 위해, 상기 단층 촬영 영상으로부터 상기 환자의 심장의 영상을 제거(ERASED HEART)하였다.A portion of the patient's organs can be removed from the tomographic image of the patient to determine the inner surface IS of the patient's chest wall clean and precise. For example, in FIG. 4A, an image of the heart of the patient is removed from the tomographic image (ERASED HEART) in order to cleanly and precisely determine the inner surface of the chest wall of the patient.

또한, 상기 맞춤형 볼러스(BL)를 상기 환자의 흉부에 정확히 배치할 수 있도록 상기 단층 촬영 영상에 위치 마커(position marker)를 추가할 수 있다. In addition, a position marker may be added to the tomographic image so that the customized bolus BL can be accurately placed on the chest of the patient.

상기 맞춤형 볼러스(BL)의 형상을 모델링하는 단계는 상기 환자의 상기 단층 촬영 영상으로부터 추출된 소스 영상의 일부(A)를 잘라 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일을 추출하는 단계(S120)를 포함한다. 예를 들어, 3D slicer는 소스 영상의 일부(A)를 잘라 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일 포맷으로 변경할 수 있다. Modeling the shape of the customized bolus BL includes extracting a stereolithography file (S120) by cutting a part (A) of the source image extracted from the tomographic image of the patient. For example, a 3D slicer may cut a portion (A) of the source image and change it to a stereolithography file format.

상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일은 상기 소스 영상 내의 표면을 정의하는 복수의 삼각형 메쉬를 포함할 수 있다. The stereolithography file may comprise a plurality of triangular meshes defining a surface within the source image.

상기 맞춤형 볼러스(BL)의 형상을 모델링하는 단계는 상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일 내의 오류 메쉬들을 제거하여 상기 환부의 외면(OS)을 정의하는 상기 맞춤형 볼러스의 상기 제1 면을 모델링하고, 상기 흉벽의 내면(IS)을 정의하는 상기 맞춤형 볼러스의 상기 제2 면을 모델링하는 단계(S140, S160)를 더 포함한다. Modeling the shape of the customized bolus BL includes modeling the first face of the customized bolus defining an outer surface (OS) of the affected area by removing error meshes in the stereolithography file, (S140, S160) modeling the second face of the customized bolus defining an inner surface (IS) of the chest wall.

상기 블렌더는 상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일로부터 상기 환부의 외면(OS)을 나타내는 부분과 상기 흉벽의 내면(IS)을 나타내는 부분을 분리하고, 상기 환부의 외면(OS)을 나타내는 부분과 상기 흉벽의 내면(IS)을 나타내는 부분의 온전한 메쉬를 생성하기 위해 스킨을 만드는 작업을 할 수 있다. Wherein the blender separates from the stereolithography file a portion representing the outer surface (OS) of the lesion portion and a portion representing the inner surface (IS) of the chest wall and defining a portion representing the outer surface (OS) You can create a skin to create a complete mesh of the inner part (IS).

상기 메쉬믹서는 상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일 내의 오류 메쉬들을 제거하여 상기 환부의 외면(OS)을 나타내는 메쉬 및 상기 흉벽의 내면(IS)을 나타내는 메쉬를 보정할 수 있다. The mesh mixer may remove error meshes in the stereolithography file to correct meshes representing the outer surface (OS) of the lesion and meshes representing the inner surface (IS) of the chest wall.

상기 환부의 상기 외면(OS) 및 상기 흉벽의 상기 내면(IS)의 차이(difference)를 이용하여 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 모델의 형상을 결정한다 (단계 S180). 도 4d에서 보듯이, 상기 환부의 상기 외면(OS)의 프로파일과 상기 흉벽의 상기 내면(IS)의 프로파일의 차이를 계산하기 위해, 상기 흉벽의 상기 내면(ISA, ISB)의 프로파일은 수직 방향으로 평행이동 될 수 있다. 상기 흉벽의 상기 내면(ISA, ISB)의 프로파일은 상기 환부의 상기 외면(OS)의 프로파일과 서로 만나는 교점 중 기준점을 설정하고, 상기 기준점을 기준으로 상기 흉벽의 상기 내면(ISA, ISB)의 프로파일과 상기 환부의 상기 외면(OS)의 프로파일의 차이값이 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 각 위치에서의 두께를 결정할 수 있다. The shape of the model of the customized bolus BL is determined using the difference between the outer surface OS of the affected part and the inner surface IS of the chest wall (step S180). 4D, the profile of the inner surface (ISA, ISB) of the chest wall, in order to calculate the difference between the profile of the outer surface OS of the affected part and the profile of the inner surface IS of the chest wall, Can be moved in parallel. Wherein a profile of the inner surface (ISA, ISB) of the chest wall defines a reference point of an intersection point where the profile of the outer surface (OS) of the affected part meets each other, and a profile of the inner surface (ISA, ISB) And the outer surface (OS) of the ring portion can determine the thickness at each position of the customized bolus (BL).

상기 맞춤형 볼러스(BL)는 열가소성 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 맞춤형 볼러스(BL)는 분해성 플라스틱을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 맞춤형 볼러스(BL)는 폴리 랙틱 애시드(Poly Lactic Acid)를 포함할 수 있다. 상기 폴리 랙틱 애시드는 수축이 적으며, 옥수수에서 녹말을 분리하여 포도당을 발효하고 젖산을 응축 고분자화하여 플라스틱 레진을 생성한다. 이와는 달리, 상기 맞춤형 볼러스(BL)는 ABS(Acrylonitrille Butadiene Styrene)를 포함할 수 있다. 이와는 달리, 상기 맞춤형 볼러스(BL)는 카본, 나일론, 유리, 세라믹, 티타늄, 포토 폴리머 플라스틱, 폴리 비닐 알코올(PVA) 등의 프린팅 원료를 이용하여 형성될 수 있다.The customized bolus (BL) may include thermoplastic plastic. For example, the customized bolus (BL) may include a degradable plastic. For example, the customized bolus (BL) may include a poly-lactic acid. The polialic acid has a low shrinkage, separates starch from corn, ferments glucose, and condenses and polymerizes lactic acid to produce a plastic resin. Alternatively, the customized bolus (BL) may comprise ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene). Alternatively, the customized bolus BL may be formed using a printing material such as carbon, nylon, glass, ceramic, titanium, photopolymer plastic, polyvinyl alcohol (PVA) or the like.

상기 맞춤형 볼러스를 프린팅하는 단계는 상기 폴리 랙틱 애시드(Poly Lactic Acid)를 포함하는 필라멘트를 노즐로 분사하여 3차원 프린팅할 수 있다. The step of printing the customized bolus may include three-dimensional printing by spraying a filament containing the polylactic acid onto the nozzle.

예를 들어, 상기 노즐의 지름은 0.4mm일 수 있다. 예를 들어, 상기 맞춤형 볼러스의 밀도는 1.19 gram/cm3일 수 있다. 상기 맞춤형 볼러스의 밀도는 신체 조직의 물리적 밀도인 1.0 gram/cm3와 가까운 수치로 결정될 수 있다. For example, the diameter of the nozzle may be 0.4 mm. For example, the density of the customized bolus may be 1.19 grams / cm < 3 >. The density of the customized bolus may be determined to be close to 1.0 gram / cm < 3 >, which is the physical density of the body tissue.

상기 맞춤형 볼러스(BL)는 용융 적층 조형술(Fused Deposition Modeling, FDM) 프린팅 방식으로 생성될 수 있다. 상기 노즐을 통해 분사되는 필라멘트는 얇은 막을 형성한다. 상기 노즐은 플라스틱을 녹일 수 있을 정도의 고열을 발산하며, 상기 노즐을 통과한 원료는 신속하게 경화되어 하부로부터 층층이 쌓이게 된다.The customized bolus BL may be produced by a Fused Deposition Modeling (FDM) printing method. The filament injected through the nozzle forms a thin film. The nozzle emits a high heat enough to melt the plastic, and the raw material passing through the nozzle is quickly cured and the layer is accumulated from the bottom.

상기 3차원 프린팅에서, 상기 필라멘트의 분사 속도는 30mm/s이고, 상기 3차원 프린팅의 층의 두께는 0.5mm이며, 상기 3차원 프린팅의 인필 레이셔(infill ratio)는 100%일 수 있다. In the three-dimensional printing, the injection speed of the filament is 30 mm / s, the thickness of the layer of the three-dimensional printing is 0.5 mm, and the infill ratio of the three-dimensional printing may be 100%.

도 5는 도 4b의 제2 영상 및 도 4c의 제3 영상으로부터 형성되는 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 4d의 상기 맞춤형 볼러스가 상기 환자의 환부에 결합된 형상을 나타내는 단면도이다. 5 is a perspective view showing the shape of the customized bolus formed from the second image of FIG. 4B and the third image of FIG. 4C. Fig. 6 is a cross-sectional view showing the shape in which the customized bolus of Fig. 4D is coupled to the affected part of the patient. Fig.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 맞춤형 볼러스(BL)는 평평하지 않은 형상을 갖는다. 상기 맞춤형 볼러스(BL)는 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 두께는 위치에 따라 일정하지 않다. 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 두께는 위치에 따라 상이한 값을 가질 수 있으며, 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 두께는 상기 흉벽의 상기 내면(ISA, ISB)의 프로파일과 상기 환부의 상기 외면(OS)의 프로파일의 차이값에 의해 결정될 수 있다. Referring to Figs. 1 to 6, the customized bolus BL has a non-flat shape. The customized bolus BL may have a curved shape. In addition, the thickness of the customized bolus BL is not constant depending on the position. The thickness of the customized bolus BL may have a different value depending on the position and the thickness of the customized bolus BL is determined by the profile of the inner surface ISA, ISB of the chest wall and the outer surface OS ) ≪ / RTI >

상기 맞춤형 볼러스(BL)의 상기 표면 처리 단계는 상기 프린팅된 상기 맞춤형 볼러스를 경화시키는 단계 및 상기 경화된 상기 맞춤형 볼러스의 표면을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 상기 표면 처리 단계는 상기 평탄화된 상기 맞춤형 볼러스의 상기 표면을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. The surface treatment step of the customized bolus BL may include curing the printed custom bolus and planarizing the surface of the cured bolus customized. In addition, the surface treatment step of the customized bolus BL may further include coating the surface of the flattened custom bolus.

상기 맞춤형 볼러스(BL)를 상기 환자의 환부에 접촉할 때, 상기 환부와 상기 맞춤형 볼러스(BL) 사이에 미세한 에어 갭이 형성될 수 있다. 상기 에어 갭은 상기 컴퓨터 단층 촬영의 측정 오차, 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 모델링의 오차, 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 프린팅의 오차 등에 의해 발생할 수 있다. When the customized bolus (BL) is brought into contact with the affected part of the patient, a fine air gap may be formed between the wound part and the customized bolus (BL). The air gap may be caused by a measurement error of the computed tomography, an error of modeling the customized bolus BL, an error of printing of the customized bolus BL, and the like.

상기 환자의 상기 환부와 상기 맞춤형 볼러스(BL) 사이의 에어 갭을 제거하기 위해 상기 환부와 상기 맞춤형 볼러스 사이에 겔을 개재하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include the step of interposing a gel between the lesion portion and the customized bolus to remove an air gap between the lesion portion of the patient and the customized bolus BL.

도 7은 도 4d의 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 최적화하는 방법을 나타내는 단면도이다. 도 8은 도 4d의 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 최적화하는 방법을 나타내는 평면도이다. Figure 7 is a cross-sectional view illustrating a method of optimizing the shape of the customized bolus of Figure 4d. FIG. 8 is a plan view showing a method for optimizing the shape of the customized bolus of FIG. 4D. FIG.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 상기 맞춤형 볼러스(BL)의 배치 위치의 최적화 또는 상기 방사선 치료 시의 방사선량의 최적화를 위해 Cone-Beam CT 영상을 생성할 수 있다. 상기 환자의 환부에 상기 맞춤형 볼러스(BL)를 배치한 상태에서 상기 방사선 조사 부분을 바둑판 모양으로 나눈 후 막대 형태를 기준으로 선량을 계산하여 상기 막대의 높이를 균일화, 최적화할 수 있다. 1 to 8, a Cone-Beam CT image can be generated to optimize the placement position of the customized bolus BL or to optimize the radiation dose during the radiation treatment. It is possible to equalize and optimize the height of the rod by calculating the dose on the basis of the rod shape after dividing the irradiated portion into a checkerboard in a state where the customized bolus BL is arranged on the affected part of the patient.

상기 최적화에 의해 상기 치료 병변의 선량이 균일하게 되고, 상기 환부가 아닌 정상 부위의 선량을 최소화할 수 있다. By the optimization, the dose of the treatment lesion becomes uniform, and the dose of the normal site other than the affected site can be minimized.

상기와 같은 조건의 목적 함수를 만족하도록 충분한 반복 계산(iteration)을 거쳐 상기 막대들의 높이를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 선량의 계산은 superposition/convolution 또는 몬테카를로 전산 모사 알고리즘을 이용할 수 있다. The height of the bars can be determined through sufficient iteration to satisfy the objective function of the above condition. For example, the calculation of the dose may use a superposition / convolution or Monte Carlo computational simulation algorithm.

본 실시예에 따르면, 상기 환자의 환부의 외면(OS)의 형상과 흉벽의 내면(IS)의 형상을 기초로 상기 볼러스(BL)를 형성하여 상기 흉벽의 두께를 정확히 보정할 수 있고, 그에 따라 환자에 따른 맞춤형 방사선 치료의 효과를 향상시킬 수 있다. According to the present embodiment, the thickness of the chest wall can be accurately corrected by forming the bolus BL on the basis of the shape of the outer surface OS of the affected part of the patient and the shape of the inner surface IS of the chest wall, Therefore, the effect of customized radiation therapy according to the patient can be improved.

또한, 상기 볼러스(BL)는 3D 프린팅에 의해 형성되어 시제품의 제작 비용 및 시간을 절감할 수 있고, 환자 개인 맞춤용 제작이 용이하며, 인건비 및 조립 비용 절감의 효과가 있다.In addition, the bolus BL is formed by 3D printing, which can reduce the production cost and time of the prototype, facilitate personalized manufacture for the patient, and reduce labor and assembly costs.

본 발명에 따른 흉벽의 두께를 보정하기 위한 맞춤형 볼러스 및 이의 제조 방법에 따르면, 상기 흉벽의 두께를 정확히 보정할 수 있고, 그에 따라 환자에 따른 맞춤형 방사선 치료의 효과를 향상시킬 수 있다. According to the personalized bolus for manufacturing the chest wall according to the present invention and the manufacturing method thereof, it is possible to accurately correct the thickness of the chest wall, thereby improving the effect of customized radiation therapy according to the patient.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

A: 소스 영상의 일부 OS: 환부의 외면
IS, ISA, ISB: 흉벽의 내면 BL: 맞춤형 볼러스 A: part OS of the source image: outer surface of the affected part
IS, ISA, ISB: inner surface of chest wall BL: custom bolus

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 환자의 단층 촬영 영상을 기초로, 상기 환자의 흉벽의 두께를 보정하는 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계; 및
상기 모델링된 상기 맞춤형 볼러스의 상기 형상을 기초로 상기 맞춤형 볼러스를 프린팅하는 단계를 포함하고,
상기 맞춤형 볼러스는,
상기 환자의 환부의 외면에 대응하는 형상을 갖는 제1 면; 및
상기 환자의 상기 흉벽의 내면에 대응하는 형상을 가지며, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.Modeling a shape of a customized bolus that corrects the thickness of the chest wall of the patient based on a tomographic image of the patient; And
And printing the customized bolus based on the shape of the customized bolus modeled,
In the customized bolus,
A first surface having a shape corresponding to an outer surface of the affected part of the patient; And
And a second surface opposite the first surface, the second surface having a shape corresponding to an inner surface of the chest wall of the patient. 제5항에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계는
상기 환자의 상기 단층 촬영 영상으로부터 추출된 소스 영상의 일부를 잘라 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일은 상기 소스 영상 내의 표면을 정의하는 복수의 삼각형 메쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein modeling the shape of the customized bolus
And extracting a stereolithography file by cutting a part of the source image extracted from the tomographic image of the patient,
Wherein the stereolithography file comprises a plurality of triangular meshes defining surfaces in the source image. 제6항에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계는
상기 환자의 상기 단층 촬영 영상으로부터 상기 환자의 장기의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.7. The method of claim 6, wherein modeling the shape of the customized bolus
Further comprising removing a portion of the patient's organ from the tomographic image of the patient. 제6항에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스의 형상을 모델링하는 단계는
상기 스테레오리소그래피(Stereolithography) 파일 내의 오류 메쉬들을 제거하여 상기 환부의 외면을 정의하는 상기 맞춤형 볼러스의 상기 제1 면을 모델링하고, 상기 흉벽의 내면을 정의하는 상기 맞춤형 볼러스의 상기 제2 면을 모델링하는 단계를 더 포함하고,
상기 맞춤형 볼러스의 모델의 형상은 상기 환부의 상기 외면 및 상기 흉벽의 상기 내면의 차이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.7. The method of claim 6, wherein modeling the shape of the customized bolus
Modeling the first surface of the customized bolus to define an outer surface of the affected portion by removing error meshes in the stereolithography file, and removing the second surface of the tailored bolus defining an inner surface of the chest wall Further comprising the step of modeling,
Wherein the shape of the model of the customized bolus is determined by the difference between the outer surface of the ring portion and the inner surface of the chest wall. 제8항에 있어서, 상기 맞춤형 볼러스를 프린팅하는 단계는,
폴리 랙틱 애시드(Poly Lactic Acid)를 포함하는 필라멘트를 노즐로 분사하여 3차원 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.9. The method of claim 8, wherein printing the customized bolus comprises:
A method of manufacturing a customized bolus, comprising the step of injecting a filament comprising a polylactic acid into a nozzle to perform three-dimensional printing. 제9항에 있어서, 상기 필라멘트의 분사 속도는 30mm/s이고,
상기 3차원 프린팅의 층의 두께는 0.5mm이며,
상기 3차원 프린팅의 인필 레이셔(infill ratio)는 100%인 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the injection speed of the filament is 30 mm / s,
The thickness of the layer of the three-dimensional printing is 0.5 mm,
Wherein the infill ratio of the three-dimensional printing is 100%. 제9항에 있어서, 상기 프린팅된 상기 맞춤형 볼러스를 경화시키는 단계;
상기 경화된 상기 맞춤형 볼러스의 표면을 평탄화하는 단계; 및
상기 평탄화된 상기 맞춤형 볼러스의 상기 표면을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.10. The method of claim 9, further comprising: curing the printed custom bolus;
Planarizing the surface of the cured bolus; And
Further comprising coating the surface of the flattened custom bolus. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제11항에 있어서, 상기 환자의 상기 환부와 상기 맞춤형 볼러스 사이의 에어 갭을 제거하기 위해 상기 환부와 상기 맞춤형 볼러스 사이에 겔을 개재하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 볼러스의 제조 방법.12. The method of claim 11, further comprising interposing a gel between the lesion portion and the customized bolus to remove an air gap between the lesion portion of the patient and the customized bolus Gt;
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