Penggunaan Additive Manufacturing dalam Pembuatan Phantom Imaging Medis

Additive manufacturing (AM), juga dikenal sebagai pencetakan tiga dimensi (3D), semakin banyak digunakan untuk membuat struktur kompleks dari model fisik yang dihasilkan dari data desain berbantuan komputer tiga dimensi (CAD) [1]. Pencetakan 3D juga semakin populer dalam pengembangan phantom imaging medis [2-4]. Bahan yang digunakan dalam phantom imaging medis seharusnya sebisa mungkin meniru karakteristik fisik dan imaging jaringan manusia [5,6]. Properti radiologi dari bahan setara jaringan apa pun dapat dikarakterisasi oleh Unit Hounsfield (HU) yang mewakili koefisien penyerapan linear sinar-X dalam CT [7]. Bahan padat seperti Polymethyl methacrylate (PMMA) dan resin [8-10] telah diusulkan untuk meniru HU jaringan lunak untuk phantom CT toraks dan panggul yang bernapas. Selain itu, beberapa bahan cetak 3D yang aneh telah diperiksa terkait dengan properti radiologinya, misalnya Acrylonitrile butadiene styrene (ABS), Polylactic acid (PLA), Polyamid 12 (Nylon12 atau PA12), Acrylonitrile styrene acrylate (ASA Pro), Polyethylenterephthalat (PETG) Vero PureWhite dan VeroClear [3,11-13], dan kepadatan infill yang berbeda (rasio bahan cetak dan udara) digunakan untuk menyesuaikan kontras CT yang berbeda [10-12]. Namun, diperlukan bahan jaringan lunak yang fleksibel untuk phantom imaging medis yang digunakan untuk skenario yang berbeda di mana deformasi anatomi harus disimulasikan, misalnya perawatan radioterapi yang adaptif terhadap gerakan [14,15], phantom dengan gerakan pernapasan untuk intervensi hati berbasis jarum [16], dan phantom untuk pelatihan bedah berbasis jarum yang berbeda [17-19]. Beberapa jenis bahan fleksibel yang tidak dapat dicetak telah diselidiki dengan tujuan konstruksi phantom jaringan lunak, misalnya gelatin, silikon, dan bahan uretan [20-25]. Bahan gelatin telah menunjukkan properti radiologi yang serupa dengan jaringan lunak [20,21]. Namun, kelemahan dari phantom berbasis gelatin seperti itu adalah bahwa properti radiologi biasanya berubah seiring waktu, karena kehilangan air. Polimer sintetis, seperti polivinil klorida (PVC) dan silikon, umumnya memiliki properti yang lebih stabil dan umur simpan yang lebih lama karena tidak memiliki air dalam struktur [22]. Juga telah terbukti bahwa PVC dengan rasio pelembut yang berbeda dapat menghasilkan HU yang berbeda, memungkinkan replikasi banyak kepadatan organ [21,23,24]. Selain itu, bahan silikon dan uretan telah digunakan untuk mempelajari jaringan lunak, dengan berbagai jenis dan campuran yang memberikan kemampuan untuk menyesuaikan konsentrasi untuk meniru HU yang relevan [2,14,21,25]. Meskipun bahan fleksibel yang disebutkan di atas [2,20-25] menunjukkan properti radiologi yang serupa dengan jaringan lunak dan organ, mereka biasanya digunakan untuk mengisi phantom yang dikembangkan menggunakan teknik cetakan, sehingga pencetakan langsung phantom yang dapat dideformasi tidak mungkin. Dalam bidang pencitraan medis, teknologi pencetakan 3D sekarang sedang dieksplorasi untuk secara langsung membuat phantom dari bahan mirip jaringan yang dapat dicetak 3D. Sementara pencetakan 3D dengan filamen termoplastik - juga disebut sebagai pemodelan deposisi lebur (FDM) - adalah teknologi yang banyak diakses, tetapi terbatas dalam mencetak karet lunak [3]. Namun, pencetakan dengan karet lunak - seperti silikon - bermanfaat dalam model anatomi di mana realisme mekanik penting. Model-model karet seperti itu dapat dicetak langsung dengan mengekstrusi karet cair dengan ekstr