A Case Study of Three Dimensional Human Mimic Phantom Production for Imaging Anatomy Education

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"J. Korean Soc. Radiol., Vol. 12, No. 1, February 2018"

A Case Study of Three Dimensional Human Mimic Phantom Production for Imaging Anatomy Education

Youl-Hun Seoung

Department of Radiological Science, College of Health Medical Science, Cheongju University

Received: January 17, 2018. Revised: February 20, 2018. Accepted: February 28, 2018

ABSTRACT

In this study, human mimic phantoms outputted by three-dimensional (3D) printing technology are reported.

Polylactic acid and a personal 3D printer - fused deposition modeling (FDM) - are used as the main material and the printing device. The output of human mimic phantoms performed in the following order: modeling, slicing and G-code conversion, output variable setting, 3D output, and post-processing. The students' learning satisfaction (anatomical awareness, study interest) was measured on 5-point Likert scale. After that, Twenty of those phantoms were outputted. The total output took 11,691 minutes (194 hours 85 minutes) and the average output took 584.55 minutes (9 hours 7 minutes). The filament used for the experiment was 2,390.2 g, and the average use of the filament was 119.51 g. The learning satisfaction of anatomical awareness was 4.6 points on the average and the interest of the class was on average 4.5 points. It is expecting that 3D printing technology can enhance the learning effect of imaging anatomy education.

Keywords: Imaging anatomy, Education, 3D printing, Human mimic phantom, Learning satisfaction

Ⅰ . INTRODUCTION

방사선학과는 전리 및 비전리 방사선을 이용하 여 인체의 내부정보를 정확히 획득하여 고정밀의 진단적 영상검출체를 제공할 수 있는 방사선사를 양성하는 교육과정을 가지고 있다. 이를 위해서는 인체에 대한 해부 기능학적 지식과 형태학적 정보 를 심도 있게 교육을 해야 한다. 그러나 인체의 해 부학적 구조를 3차원적으로 관찰하는 것은 현실적 으로 매우 어려운 일이다. 대학에서 인체해부가 실 시된 것은 1158년 유럽 볼로냐대학의 L. 몬디노 교 수에 의해서 처음 시작되었다.

우리나라에서는 1987년 이전까지는 무연고자들의 시체를 주로 대 상으로 해부학실습을 하였지만 그 이후로는 시체 수급이 연고자들의 시체기증에 의하여 해부학 실 습이 이루어지고 있다.

이러한 연고자들의 기증 에 대한 연구윤리와 유족들의 동의에 대한 내용으

로 우리나라에서는 2017년 9월 시체 해부 및 보존 에 관한 법률을 공포 및 개정하여 인체해부 실습은 매우 엄격해졌다. 이처럼 법률적 제한과 시체수급 의 어려움으로 최근에는 3차원 가상현실을 이용한 교육시스템도 도입되고 있다.

하지만 이러한 교 육시스템은 고가의 비용이 소요되기 때문에 현실 적으로 많은 대학 교육현장에서 해부학 교재 위주 의 교육이 실시되고 있다. 특히, 해부학을 전공하는 학과가 있는 의과대학을 제외한 보건⋅간호계열의 전공학과들은 교과서를 중심으로 2차원적인 해부 학영상을 주로 공부하고 있다. 물론 인체 해부학모 형을 구비하고 수업의 기자재로도 활용하고는 있 으나 이 또한 고가이어서 학생 개개인이 직접 다루 고 관찰하는 것으로는 부족함이 있다. 인체 장기는 개인별로 다르며 질환에 따라 변형이 되기 때문에 다양한 형태에 대한 관찰학습이 필요하다. 그러나 상용화된 기성 해부학모형은 일정한 형태의 몰드

* Corresponding Author: Youl-Hun Seoung E-mail: radimage@cju.ac.kr Tel: +82--43-229-7993 https://doi.org/10.7742/jksr.2018.12.1.71

를 통해 대량생산하기 때문에 획일적인 단점을 가지 고 있다. 특히, 의료영상을 직접획득하고 고정밀의 영 상검출체를 다루는 방사선학과에서의 영상해부학은 입체적인 접근과 질환별 장기 형태의 관찰이 매우 중 요하다.

최근 제4차 산업혁명의 한 축이 되고 있는 3차원 (3-dimension, 3D) 프린팅 기술은 소량으로 맞춤형 생 산이 가능한 특징을 가지고 있으며 역설계를 통한 재 생산도 가능하기 때문에 인체 모사 조형물 제작에 매 우 유용한 기술이다. 따라서 의료분야에서의 3D 프린 팅 기술을 이용한 팬텀에 대한 연구가 활발하게 이루 어지고 있다.

또한 3D 프린팅을 디자인교육, 기계 공학교육 등의 다양한 교육분야에서 활용하는 사례 도 있다.

그러나 국내에서는 영상해부학분야에서 의 3D 프린팅을 활용한 사례가 미흡한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 영상해부학 교육에 필요한 인체 모사 조형물을 3D 프린팅으로 출력한 사례를 보고하고자 하였다.

Ⅱ. MATERIALS AND METHODS

1. 재료

인체 장기 조형물의 입체 출력은 용융적층방식(fused deposition modeling, FDM)의 개인용 3D 프린터 (Sindoh, DP 200, Korea) 장비를 이용하였다. FDM방식 은 가느다란 실형태의 필라멘트 고체소재를 녹여서 쌓 는 3D 프린팅 기술로 소재는 폴리락트산(polylactic acid, PLA)을 사용하였다. 실험에 사용한 3D 프린터는 Fig. 1과 같이 최대 출력크기가 210×200×195 mm, 출력 속도는 30∼150 sec, 필라멘트 직경은 1.75 mm이었다.

Fig. 1. 3D printer of fused deposition modeling.

2. 3차원 인체 모사 조형물 출력

Fig. 2와 같이 3D 프린팅 기술을 이용한 인체 모사 조형물 출력은 총 5 단계의 과정으로 실시하였다.

첫 번째 단계는 인체 장기를 컴퓨터단층영상(computed tomography, CT)나 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 등으로 획득된 데이터를 역설계하여 모델링하는 단계이다. 본 연구에서는 인테넷에서 공개된 무료 사이트를 통해 stereolithography (STL) 파일의 모델링 데이터를 수집하였다.

Fig. 2. 3D printing Process.

Fig. 3. Slicing process and generating G-code.

두 번째 단계는 모델링 데이터를 3D 프린터 출

력 크기에 맞게 조형물의 크기를 조절하고 입체 모

델링을 아주 얇은 단층면으로 평면화 작업(slicing

processing)과 출력노즐의 경로화 설계를 위한

G-code 변환단계이다. 이를 위해서 아래 Fig. 3과

같이 Ultimaker사의 오픈소스 Cura 엔진을 기반으로

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개발된 3D 프린터 제조사의 전용 소프트웨어를 사 용하였다.

세 번째 단계는 출력변수 설정 단계이다. 3D 프 린터 제조사의 전용 소프트웨어에서 모델링된 파일 을 3D 프린팅 출력이 될 수 있도록 내부충전율을 제외한 변수를 다음 Table 1과 같이 설정하였다. 이 때 조형물 내부 충전은 조형물의 형태에 따라 조절 을 하였다. 예를 들면 간과 뼈와 같이 부피가 큰 단 일 덩어리 조형물은 내부를 10% 이내에서 설정하 였으며, 혈관과 같이 가느다란 형태의 조형물은 내 부를 100%로 설정하였다.

Table 1. The output parameters of 3D printing.

Parameter Value Parameter Value

Heat-Bed

Temperature (℃) 60 Nozzle

Temperature (℃) 210 Layer Height (mm) 0.2 Nozzle Diameter

(mm) 0.4

Extra Shell (mm) 0.8 Supporting (%) 100 Printing Speed (mm/s) 100 Support Partial Bottom/Top Thickness

(mm) 0.7 First Layer

Height (mm) 0.3 Retract Speed (mm/s) 30 Activate Raft Raft

Fill Overlap (%) 15 Support

Minimum Angle 60 Z direction interval

(mm) 0.2 X/Y direction

interval (mm) 0.8

Filament PLA Filament

Diameter (mm) 1.75

네 번째 단계는 3D 출력단계이다. 3D 프린터에서 출력을 위해서는 먼저 출력판의 수평을 유지해야 한 다. 따라서 Fig. 4와 같이 수평은 사각형태의 출력판 의 중앙부위와 네 모서리 부위의 바닥면에 대한 노 즐의 간격을 동일하게 하여 교정하였다. 그리고 노 즐의 온도를 210℃, 출력판의 온도를 60℃로 가온된 후 내부 충전율에 따라 조형물을 출력하였다.

Fig. 4. Output Bed Leveling.

Fig. 5. Post-processing of 3D human cardiac mimic phantom.

마지막 단계는 후처리단계이다. Fig. 5와 같이 적 층 시 발생된 서포터를 제거하고 표면에 도출된 필 라멘트의 이물질을 핸드 그라인더와 사포로 연마 하였다.

3. 학습 만족도

인체 모사 조형물을 활용한 수업은 영상해부학 을 기본으로 하는 방사선영상학 및 3차원의료영상 학이었다. 학습만족도 조사대상은 이 두 과목을 수 강한 모든 남, 여 대학생 36명 (남: 16명, 여: 20명) 을 전수 대상으로 설문 조사하였다. 설문 조사내용 은 해부학 인지도의 3개 문항(Q1. 해부학 구조물을 쉽게 이해하였다. Q2. 해부학 구조물을 삼차원으로 인지할 수 있었다. Q3. 해부학 구조물간의 관계를 이해할 수 있었다.)과 수업흥미도의 3개 문항(Q1.

수업이 지루하지 않았다. Q2. 해당 교과목의 학습 목표를 이해하는데 도움이 되었다. Q3. 타인에 추 천하고 싶다.)에 대해서 매우 불만족 1점, 매우 만 족 5점 순의 리커트 5점 척도로 조사하였다. 설문 을 통해 수집된 자료는 Microsoft office excel 2007 을 사용하여 대상자들의 해부학 인지도와 수업흥 미도에 대해 기술통계 및 빈도분석을 실시하였다.

Ⅲ. RESULTS

1. 인체 모사 조형물의 3D 프린팅 결과

본 연구에서 출력된 인체 모사 조형물은 [Fig. 6]

과 같이 뼈 모사 조형물인 경추(cervical spine), 요추

(lumbar spine), 엉덩뼈(ischium), 대퇴골(femur), 상완

골(humerus), 견갑골(scapula), 후두(larynx), 무릎

(knee), 두개골(skull), 발(foot), 발목(ankle), 천골 (sacrum), 접형골(sphenoid), 골미로(bony labyrinth) 등 14 종류와 내부 연부조직 모사 조형물인 심장 (cardiac), 간(liver), 안구(eye ball) 등 3 종류, 그리고 혈관 모사 조형물인 폐동맥(pulmonary artery), 뇌혈 관(cerebrovascular), 대동맥(great vessels) 등 3 종류로 총 20 가지를 성공적으로 출력하였다. Table 2와 같 이 인체 모사 조형물 중 대형 단일 덩어리 형태인 간과 심장 그리고 큰 뼈들은 내부 충전을 10%, 소형 조형물인 안구와 골미로 그리고 혈관 모사 조형물인 경우에는 얇은 조형물의 특성을 고려하여 100% 내 부 충전으로 출력하였다. 출력된 전체 인체 모사 조 형물에 대한 총 출력소요시간은 11,691분(194시간 85분)이었으며 평균 출력소요시간은 584.55분(9시간 7분)이었다. 이에 소요된 필라멘트량은 총 2,390.2 g 이었으며 평균 119.51 g 이 소요되었다.

Table 2. The results of 3D output parameters.

No Phantom Printing

time(min) Mass(g) Slice Infill(%) 1 cervical

spine 641 110.5 344 10

2 lumbar

spine 815 142.5 268 10

3 ischium 553 108.3 625 10

4 femur 133 33.2 521 10

5 humerus 200 43.6 190 10

6 scapula 230 46.6 191 10

7 larynx 352 85.4 334 100

8 knee 500 124.1 636 10

9 skull 1,566 410.8 787 10

10 bony

labyrinth 494 163.0 427 100

11 sphenoid 493 78.3 419 100

12 foot 403 71.7 326 10

13 ankle 644 109.6 532 10

14 sacrum 767 149.5 304 10

15 cardiac 953 171.4 274 10

16 liver 817 226.0 787 10

17 eye ball 67 15.0 134 100

18 great vessel 380 60.0 916 100

19 pulmonary

artery 1,190 166.8 748 100

20 cerebro-

vascular 493 73.9 607 100

Total 11,691 2,390.2

Average 584.55 119.51

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g) (h)

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(k) (l)

(m) (n)

(o) (p)

(q) (r)

Fig. 6. Three dimensional human mimic phantom by 3D printing (a) cardiac, (b) sphenoid, (c) ischium and

femur, (d) humerus and scapula, (e) ankle, (f) sacrum, (g) foot, (h) larynx, (i) knee, (j) cerebrovascular, (k) great vessel, (l) cervical spine, (m) skull, (n) lumbar spine, (o) pulmonary artery, (p)

liver, (q) bony labyrinth, (r) eye ball.

2. 학습 만족도 평가

Fig. 7은 3차원 프린팅 기술로 출력된 인체 모사 조형물 활용에 대한 수업 만족도에 설문조사 결과 이다.

해부학 구조물에 대한 인지도 3개 문항의 리커트 5점 척도 결과는 평균 4.6 점, 수업흥미도는 평균 4.5 점으로 조사되어 인체 모사 조형물 활용 만족 도는 높은 것으로 나타났다.

Fig. 7. The results of anatomy awareness and study interest by using 3D human mimic phantom.

Ⅳ. DISCUSSIONS

본 연구에서는 최근 활발히 활용되고 있는 3D

프린팅 기술을 이용하여 입체 인체 모사 조형물을

제작하였다. 3D 프린팅 기술은 전문 모델러 프로그

램으로 필요한 조형물을 상상하여 모델링하는 데

이터와 실물을 기반으로 스캔 기법을 통해 역설계

방법으로 모델링된 데이터로 다양한 소재를 이용

하여 적층가공(additive manufacturing, AM)방식으로

제조하는 생산기법이다.

인체의 장기는 개인별로

상이한 부정형 형태로 존재하기 때문에 3차원 모델

러 프로그램으로 설계하는 것은 매우 어려우며 많

은 시간이 소요된다. 그러나 CT나 MR 등으로 획득

된 데이터를 이용하여 역설계하여 모델링은 하는

것은 매우 현실적이며 개인 맞춤형의 장점을 가지

고 있다.

이러한 특성을 이용하여 환자의 골절

부위를 3D 프린팅하여 수술 전에 시뮬레이션하여

수술부위를 최소하고 수술시간 등의 단축으로 수

술 후의 예후가 우수하다는 보고가 있다.

본 연

구에서는 임상에서 적용하던 3D 프린팅 기술을 교 육현장에 적용할 수 있도록 다양한 인체 모사 조형 물을 출력하였다. 심장은 내부 충전을 10%로 설정 하고 좌, 우측으로 분할 출력하여 대동맥판(aortic value)과 폐동맥판(pulmonary value)이 묘출되게 하 였다. 심장과 연결된 대동맥과 폐혈관은 내부가 비 어있게 역설계가 되어 있어 서포트를 제거하는 후 처리를 실시했다. 간은 인체 장기 중 가장 큰 해부 학 구조물로서 내부 충전을 10%로 설정하여 출력 하였다. 경추는 5, 6, 7번을 제외한 1번부터 4번까 지 몸체를 각각 분할 출력하여 각 경추별 구조적 특성을 나타냈다. 요추는 1번부터 5번까지 몸체를 중심으로 좌, 우측으로 분할 출력하였다. 엉덩뼈와 대퇴골은 오른쪽 부위를 출력하였으며 대퇴골은 대전자(greater trochanter)와 소전자(lesser trochanter) 를 포함한 상위 부분만을 출력하여 고관절을 구성 하였다. 상완골과 견갑골은 왼쪽부위를 대상으로 출력하여 어깨관절을 구성하였다. 후두는 방패목뿔막 (thyrohyoid membrane), 후두덮개(epiglottis), 갑상연골 (thyroid cartilage), 후두융기(laryngeal prominence), 반지연골(cricoid cartilage), 기관연골(cartilagines tracheales) 등이 얇은 판 형태로 역설계 되어 있어 내부 충전을 100%하여 견고성을 강화하였다. 무릎 은 대퇴골 하부와 경골(tibia), 비골(fibula)의 상부 그 리고 무릎뼈(patella) 세 뼈가 조합되어 무릎관절을 구 성하게 하였다. 두개골은 간과 유사하게 한 덩어리의 조형 형태를 가지고 있어 내부 충전을 10%로 설정하 여 출력하였다. 뇌혈관의 후교통동맥(posterior communicating artery, P-COM)의 경우는 매우 얇은 혈관두께를 가지고 있어 100%로 내부 충전하여 출 력하였다. 폐동맥도 마차가지로 끝단으로 분지될수 록 혈관의 굵기는 얇아져 후처리 시 끊어지는 사례 가 있기 때문에 내구성을 강화시키기 위해 100%

충전하여 출력하였다. 안구는 구조물이 작아서 혈 관과 동일하게 100%로 내부 충전하였다. 골미로 (bony labyrinth)는 전정(vestibule), 골반규관(bony semicircular canal) 및 와우(cochlea)의 세부분으로 구 성되었으며 이 중 와우는 얇은 구조로 되어 있어 내부 를 100% 충전하여 출력하였다. 대동맥은 대동맥판을 시작으로 대동맥궁에 분지되는 오른빗장밑동맥 (right subclavian artery), 오른온목동맥(right common

carotid artery), 왼온목동맥(left common carotid artery), 왼빗장밑동맥(left subclavian artery)을 포함 하여 복부대동맥의 복강동맥(celiac trunk), 콩팥동맥 (renal artery), 위창자간막동맥(superior mesenteric artery, SMA)까지 구성되었으며 동맥류(aneurysm) 질환이 묘출되어 출력되었다. 발, 발목, 천골은 동 일하게 10% 내부 충전으로 출력하였다. 그러나 같 은 뼈 조직인 접형골은 얇은 판 형태로 100% 내부 충전으로 출력하였다. 일반적으로 3D 프린팅을 할 때 내부 충전을 30~40% 정도로 충전하지만 본 연 구에서는 단일 큰 덩어리 형태의 구조물들은 10%

로 채워 소재의 소비와 출력시간을 최소화하였다.

출력된 인체 모사 조형물들은 기능적인 활용보다

는 육안적인 관찰용으로 활용할 목적이기 때문에

큰 문제없이 성공적으로 출력할 수 있었다. 그러나

얇은 판 형태의 뼈 구조물이나 가느다란 형태의 혈

관 등의 구조물은 출력 후 견고성이 떨어져 후처리

과정에서 파손이 되는 사례가 있어 100% 충전을

권고한다. 또한 구조물의 내부 설계의 조밀성에 따

라 크기는 유사해도 출력시간이나 소재의 소모량

은 달랐다. 그 예로 간과 두개골을 비교해보면 평

면화의 슬라이스 수가 787개로 같지만 시간과 소재

소모량은 두개골이 약 2배 가까이 많은 것을 알 수

있다. 그와 유사한 폐동맥의 경우에도 748개로 약

간 적지만 간 조형물보다도 더 많은 시간과 소재가

소모되었다. 3D 프린팅 기술은 적층방식으로 기존

의 절삭가공(subtractive manufacturing, SM) 방식보

다는 제작 시간이 많이 소요되는 단점이 있지만 대

동맥에서 묘출된 불규칙적인 동맥류를 보여준 것

처럼 개별화된 다양한 형태에 맞게 출력할 수 장점

을 가지고 있다. 또한 총 소모된 재료량은 2,390.2g

로 재생 필라멘트(700g)가 약 3.4개 소모되었다. 본

연구에서 사용된 3D 프린터 장비를 기준으로 약

15만원의 재료비가 지출되어 경제적으로 매우 비

교우위에 있다고 판단된다. 그러나 이는 수치상의

계산이며 실제 출력 시에는 필라멘트가 미량으로

남은 경우 연속적으로 사용 못하는 제한점이 실 사

용량을 증가시키지만 기존 상업용 해부학 구조물

에 비해서는 월등히 저렴한 비용이다. 3D 프린팅

기술의 제한점은 3D 프린터의 최대 출력 조형크기

의 한계가 있는 점이다. 본 연구에서도 대퇴골의

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경우 실제 크기를 온전히 출력하지 못하고 상위 부 위만 출력하였다. 최종 출력된 인체 모사 조형물을 이용하여 방사선영상학 및 3차원의료영상학 수업 에 활용한 결과 인체 구조물에 대한 거부감 없이 형태학적 이해도를 증가시켰으며 3D 프린터 출력 물에 대한 흥미 유발로 인해 학습 참여도를 높일 수 있었다. 그러나 단색으로 출력되는 한계점은 도 색기술 등을 적용하여 극복해야할 점이다. 그럼에 도 불구하고 3D 프린팅은 상대적으로 저렴한 재료 비용과 맞춤형 출력이 가능하여 다양한 인체 해부 학 구조물을 제작할 수 있어 영상해부학을 교육하 는데 매우 유용한 기술로 활용될 수 있으리라 기대 한다.

Ⅴ. CONCLUSIONS

본 연구에서는 영상해부학의 효율적인 교육을 위 해 3D 프린팅 기술을 이용하여 인체 모사 조형물을 성공적으로 출력하였다. 기존의 산업용 인체 모사 조형물보다 저렴하면서 거부감 없이 수업 기자재로 활용할 수 있었다. 앞으로 3D 프린팅의 맞춤형 출 력은 다양한 질환에 대한 구조물을 제작하여 심도 있는 교육에 활용할 수 있으리라 기대한다.

References

[1] C. H. Song, Historical Figures in Anatomy, Jeong Se ok Publishing, 2015.

[2] W. B. Lee, S. H. Baik, "Status of Cadaver Collectio n of Medical Colleges for Their Anatomy Education in Korea," Korean Journal of Physical Anthropology, Vol. 11, No. 2, pp. 237-246, 1998.

[3] B. H. Kang, J. S. Kim, H. W. Kim, "Study for Oper ation Teaching Machine Using 3D Virtual Reality Sy stem," Journal of Digital Contents Society, Vol. 17, No. 4, pp. 287-293, 2016.

[4] W. J. Choi, D. H. Kim, "Making Human Phantom fo r X-ray Practice with 3D Printing," Journal of the K orea Society of Radiology, Vol. 11, No. 5, pp. 370-3 77, 2017.

[5] Y. H. Seoung, "Evaluation of Image Uniformity and Radiolucency for Computed Tomography Phantom Ma de of 3-Dimensional Printing of Fused Deposition M

odeling Technology by Using Acrylonitrile Butadiene Styrene Resin," Journal of Radiological Science and Technology, Vol. 39, No. 3, pp. 337-344, 2016.

[6] Y. H. Seoung, "Comparison of Hounsfield Units by Changing in Size of Physical Area and Setting Size o f Region o f Interest by Using the CT Phantom M ade with a 3D Printer," Journal of Radiological Scien ce and Technology, Vol. 38, No. 4, pp. 421-427, 201 5.

[7] H. S. Choi, M. R. Yu, "A Study on Educational Util ization of 3D Printing: Creative Design Model-based Class," Journal of Korean Association of Information Education, Vol. 19, No. 2, pp. 167-174, 2015.

[8] H. J. So, J. H. Lee, B. K. Kye, "An Exploratory Stu dy about the Activity Framework for 3D Printing in Education and Implementation," Journal of Korean As sociation of Information Education, Vol. 21, No. 4, p p. 451-462, 2017.

[9] I. H. Lee, J. M. Shin, H. Y. Cho, "Design and Oper ation of 3D Printing Education Curriculum in Mecha nical Engineering," Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 14, No. 3, pp.

21-26, 2015.

[10] https://www.thingiverse.com/

[11] https://www.myminifactory.com/

[12] https://www.stlfinder.com/

[13] J. P. Kruth, M. C. Leu, T. Nakagawa, "Progress in Additive Manufacturing and Rapid Prototyping," CIR P Annals, Vol. 47, No. 2, pp. 525-540, 1988.

[14] Y. H. Seoung, "A Study of 3D Printing of Self-Cust omization Cast by Using Fused Deposition Modeling Technique of ABS Resin," Journal of the Korea Aca demia-Industrial cooperation Society, Vol. 16, No. 9, pp. 6019-6026, 2015.

[15] Y. H. Seoung, "3-Dimension Printing for Mesh Type s of Short Arm Cast by Using Computed Tomograp hy," Journal of Contents Association, Vol. 15, No.

1, pp. 308-315, 2015.

[16] W. K. Oh, "Evaluation of Usefulness and Availabilit y for Orthopedic Surgery using Clavicle Fracture M odel Manufactured by Desktop 3D Printer," Journal of Radiological Science and Technology, Vol. 37, N o. 3, pp. 203-209, 2014.

영상해부학 교육을 위한 3차원 인체 모사 조형물 제작 사례 연구

성열훈

청주대학교 보건의료과학대학 방사선학과

요 약

본 연구에서는 인체 모사 조형물을 3차원 프린팅으로 출력한 사례를 보고하고자 하였다. 재료는 용융적 층방식의 개인용 3차원 프린터 장비와 폴리락트산을 소재로 사용하였다. 3차원 인체 모사 조형물 출력은 모델링하는 단계, 평면화 작업과 G-code 변환 단계,출력변수 설정 단계, 3D 출력단계, 마지막으로 후처리 단계 순으로 진행하였으며, 학생들의 학습만족도(해부학인지도, 수업흥미도)를 리커트 5 점 척도로 조사하 였다. 그 결과, 총 20가지의 3차원 인체 모사 조형물을 성공적으로 출력하였다. 총 출력소요시간은 11,691 분(194시간 85분)이었으며 평균 출력소요시간은 584.55분(9시간 7분)이었다. 이에 소요된 필라멘트량은 총 2,390.2 g 이었으며 평균 119.51 g 이 소요되었다. 학습만족도의 해부학인지도는 평균 4.6 점, 수업흥미도는 평균 4.5 점으로 높은 것으로 나타났다. 앞으로 3차원 프린팅 기술은 영상해부학 교육의 학습효과를 높여 줄 수 있으리라 기대한다.

중심단어: 영상해부학, 교육, 3차원프린팅, 인체 모사 조형물, 학습만족도