CTから3Dプリントされたボーラスの適合性を評価するために、光スキャナーとフォトグラメトリーを用いた

Assessing the fit of 3D printed bolus from CT, optical scanner and photogrammetry methods.

• S K Maxwell
• P H Charles
• N Cassim
• T Kairn
• S B Crowe

抄録

ボーラスは表在性病変の放射線治療において重要な役割を果たしており、その設計に3Dプリントを適用することで、フィット感と線量評価を向上させることができる。本研究では、異なるイメージングモダリティから設計されたボーラスのフィット感を定量的に比較した。CTシミュレータ、3D光学スキャナ、レンズ交換式カメラの3つのシステムを用いて頭部ファントムを撮影した。鼻部ボーラスはそれぞれのモダリティから設計され、3Dプリントされた。既知の厚さのエアギャップを持つ3Dプリントされたファントムを用いて、厚さ不明のエアギャップを測定し、頭部ファントムへの各ボーラスの適合性を評価するために、平均HUを較正した。その結果、光学スキャナのデータから作成したボーラスの平均エアギャップは0.16mmであり、最もフィットする結果となった。CTボーラスを平滑化することで、光学スキャナで得られたものと同等の臨床に適したモデルを得ることができた。フォトグラメトリー法で作成されたボーラスは、1mm以上の厚さのエアギャップが得られた。光スキャナーとフォトグラメトリーを用いたモデルの使用は、従来のボーラスを用いたCT法に比べて多くの利点があるが、臨床的に実施する場合には、精度を確保するためにワークフローを洗練させる必要がある。

Bolus plays an important role in the radiation therapy of superficial lesions and the application of 3D printing to its design can improve fit and dosimetry. This study quantitatively compares the fits of boluses designed from different imaging modalities. A head phantom was imaged using three systems: a CT simulator, a 3D optical scanner, and an interchangeable lens camera. Nose boluses were designed and 3D printed from each modality. A 3D printed phantom with air gaps of known thicknesses was used to calibrate mean HU to measure air gaps of unknown thickness and assess the fit of each bolus on the head phantom. The bolus created from the optical scanner data resulted in the best fit, with a mean air gap of 0.16 mm. Smoothing of the CT bolus resulted in a more clinically suitable model, comparable to that from the optical scanner method. The bolus produced from the photogrammetry method resulted in air gaps larger than 1 mm in thickness. The use of optical scanner and photogrammetry models have many advantages over the conventional bolus-from-CT method, however workflow should be refined to ensure accuracy if implemented clinically.