Untersuchung von 3D-Druck-Materialien für ein gewebeäquivalentes Body-Phantom zur Invivo-Dosimetrie

Ziel/Aim Zur Bestimmung der Patientendosis ist eine voxelweise In-vivo Dosimetrie unter Berücksichtigung des Partialvolumeneffektes das Mittel der Wahl. Optimierung erfährt das Verfahren durch ein Body-Phantom mit gewebeähnlichen Organstrukturen, idealerweise aus 3D-Druck. Ziel dieser Arbeit ist es ein Body-Phantom mit einer Organstruktur aus 3D-Druck-Materialien mit den gewebeähnlichen Eigenschaften bezüglich Absorption und Streuung zu entwickeln.

Methodik/Methods Mit den verfügbaren 3D-Druckern wurden Proben von ABS_F, ABS_I, PLA, Grey Pro, VeroClear, VeroWhitePlus, Resin bezüglich Schwächung und Streuung in einem Wasserbad mittels CT-Scan untersucht. Die HU-Werte wurden extrahiert und in Bezug zu HU-Werten aus der Literatur analysiert. Dichte, Wasserlöslichkeit und Wasseraufnahme wurde aus den Datenblättern entnommen. Mittels CAD-Software (CATIA V5) wurden ein 3D-Modell für den Rumpf des Körpers (Body) und die geplanten 3D-Strukturen der Organe erstellt. Das Phantom wurde in additiver 3D-Drucktechnik sowie in konventioneller Fertigung erstellt und im Anschluss im CT auf seine Gewebeäquivalenz gescannt.

Ergebnisse/Results Es wurde die Hülle des Bodyphantoms mit PLA 3D-Druck erstellt und auf eine PMMA-Grund und Deckplatte geklebt. Eine wasserdichte Öffnung ermöglicht das Einbringen von Organstrukturen. Die Fertigung des Brustkorbes und der Wirbelsäule aus 3D-Druckmaterialien mit gewebeähnlicher Knochenstrukturen ist derzeit aufgrund fehlender geeigneter Materialien und den vorhandenen Druckern nicht möglich. Daher wurde für die Wirbelsäule und die Rippen auf Teflon zurückgegriffen, welches zu einem früheren Zeitpunkt von unserer Arbeits-Gruppe bereits positiv evaluiert wurde. Der CT-Scan des Phantoms zeigt eine gute Gewebeäquivalenz.

Schlussfolgerungen/Conclusions Aus CT/MRT-Datensätzen lassen sich Organe durch Segmentierung in ein CAD-Programm überführen. Mit den verfügbaren 3D-Druckmaterialen wird es möglich sein eine Hülle des Organs zu erstellen und diese mit konventionellen Materialen wie Agarosegel mit Zusatz von Kalzium, Quarz und Kupfer füllen um die Streu- und Absorptionseigenschaften zu erreichen. Damit lässt sich die invivo-Patienten-Dosimetrie bereits vor der Therapie durch Messungen am SPECT-CT optimieren.

Publication History

Article published online:
08 April 2021