뇌혈관 3D 모형 출력상담.

얼마전 어떤 분께서 제가 예전에 올린 [뇌혈관 3D 프린팅 by Form 1 3D 프린터!]라는 포스팅을 읽으시고 연락을 해오셨습니다. 뇌혈관 3D 모형을 STL 파일로 가지고 있는데, 이게 3D 프린터로 출력이 가능할지 여부를 확인하는 내용이었습니다. 즉, 어느 정도 출력이 가능할 것으로 보이면 전문 출력소에 맡겨서 출력을 하신다는 것이었는데.. 흥미로운 내용이어서 일단 도와드리기로 마음먹었습니다.


일단 뇌혈관 3D 모형 파일을 받았는데, 제 form 1+로 뽑기에는 좀 크더군요;; 그래도 '일단 실제 크기로 뽑아보아보자'라는 생각에 Meshmixer로 분할한 뒤 실제크기로 출력을 시도해보았습니다.



Circle of Willis 부분입니다. Form 1+로 Clear resin 버전 02와 적층높이 100마이크론을 이용해서 출력하였습니다.



출력중인 모습입니다.



좀더 시간이 지난 뒤의 모습입니다. 점차적으로 뇌혈관이 모습을 드러내고 있습니다.



모두 출력된 뒤의 모습입니다. 출력에 걸린 시간은 총 5시간 30분입니다.



Form 1+로 출력을 하면서 염두해야할 것이 바로 항상 출력실패가 있을 수 있다는 점입니다. 뭔가 없어야할 부분에 위 사진처럼 있는 경우에는 마음의 준비를 해야합니다.



이렇게 보면 전체적으로 괜찮게 출력이 된 것처럼 보입니다.. 만!



Anterior cerebral artery의 일부가 출력이 되지 않았습니다ㅠ 출력이 되지 않은 부분은 레진탱크에 찌꺼기로 붙어있었지요.


비록 일부 출력실패된 부분이 있었지만.. '이왕 시작한거 한번 모양이 나올 때까지 해보자'란 생각에 출력을 계속 진행했습니다.



크기가 커서 이소프로필 알콜로 세척이 다 안된 부분이 있어 일단 예전에 만든 자작 UV 경화기로 약간 경화시켜놓구요.



다음 출력할 부분은 vertebral artery와 internal carotid artery입니다. 이 부분은 양쪽에 하나씩 있으므로 각각 출력해주었습니다. 각각 Form 1+로 Clear resin 버전 02와 적층높이 200마이크론을 이용해서 출력했습니다.



이 부분은 출력이 2시간 30분정도 걸렸습니다.



이렇게 출력되었구요.



다른쪽 부분은..



이렇게 출력되었고 전부 출력하는데 대략 2시간정도 걸렸습니다.



서포트를 제거한 뒤 internal carotid artery의 모습입니다. 무슨 막대기같이 생겼군요. 자세히 보시면 아시겠지만 안쪽이 일정 직경만큼 비어있습니다.



서포트를 제거한 후 vertebral artery의 모습입니다. 마찬가지로 안쪽이 비어있는 것이 보입니다.



앞서 뽑았던 Circle of Willis 부분의 서포트를 제거한 뒤 모습입니다.



anterior cerebral artery 일부가 출력이 안된 것이 안타깝지만.. 일단은 계속 진행해봅니다.



아까 출력한 조각들을 접합시키기 위해 SLA 3D프린터의 원리를 이용합니다. 서로 접합될 부분에 약간의 레진을 붙이고 위 사진과 같이 보라색 레이저 포인터를 이용하여 경화를 시켜주면..



이런 3D 모형이 완성되게 됩니다.



internal carotid artery와 vertebral artery 부분입니다. 아까 각각 출력했던 부분이 이런 식으로 연결됩니다.



각 혈관부위에 해부학적 명칭을 붙여보면 위와 같습니다. 일부 잘린 anterior cerebral artery와 middle cerebral artery, 그리고 아래쪽에서 연결되는 basilar artery와 internal carotid artery, 그리고 basilar artery와 아래쪽에서 연결되는 vertebral artery가 확인됩니다.



전체 길이는 이정도입니다.



혹시나해서 전선을 한번 넣어보았습니다. 투명한 재질을 사용해서 출력한 덕분에 어디까지 전선이 도달했는지 볼 수 있었습니다.


한가지 호기심이 생겼습니다. '여기에 물감을 넣어보면 어떻게 보일까?'하는 호기심 말입니다.



노란색 물을 관류시켜본 모습입니다. 생각보다 들어가는 양이 많고 많이 흘러서(..) 화장실에서 사진을 찍어보았습니다. 크기가 어느 정도 되어서 그런지 내부 통로가 잘 뚫려있어 전체적으로 연결된 모습을 확인할 수 있었습니다.



vertebral artery에서 basilar artery로 연결되는 부분의 모습입니다. 내부에 색깔을 띤 물이 잘 채우고 있군요.



Circle of Willis 부분도 색깔을 띤 물이 잘 통과하고 있음을 알 수 있었습니다.


이번 출력으로 이 뇌혈관 3D 모형 파일은 출력이 가능함을 확인하였고 추가로 투명한 레진으로 출력할 경우 혈관 내부도 잘 표현될 수 있음을 확인할 수 있었습니다.


제가 가지고 있는 레진이 Clear resin 밖에 없어서 그렇지, Flexible resin이 있었다면 좀 더 혈관의 탄성을 반영한 출력물을 얻을 수 있지 않았을까 하는 생각도 듭니다. 하지만 Flexible resin 가격이 가격인지라ㅠ_ㅠ


이걸로 출력상담을 요청하신 것에 어느 정도 답변은 드렸으며, 이걸로 이번 작업은 끝이 나는 것처럼 보였으나.. 전체를 뽑지 못한 것이 아쉬웠던 저는 추가로 전체적인 형상을 출력해보기로 했습니다. 이놈의 호기심이 문제에요 항상.ㅠ



항상 출력을 시도할 때에는 즐겁습니다. 출력 후 결과를 보는게 문제지.. Form 1+로 Clear resin 버전 02와 적층높이 100마이크론을 이용하여 출력하였으며 출력에 걸린 시간은 약 4시간 30분 정도입니다.



1차 시도 : 실패-_-



SLA 3D 프린터의 신비로움이란.. 빌딩플랫폼에서 출력물이 떨어졌음에도 불구하고 그 위로 출력을 잘 해낸다니까요.



하지만 중앙부가 날아갔어요-_-



어디갔나 했더니.. 레진탱크 바닥에 있더군요ㅠ_ㅠ



자, 여기서 주저앉을 수 없죠!


2차 출력시도 갑니다!



2차 시도 : 실패-_-


이번에는 Circle of Willis 부분이 날아갔지요.



이번에도 신기하게 빌딩플랫폼에서 떨어졌음에도 그 위로 차곡차곡 적층해서 출력이 잘 되었지요. 다른 쪽이 출력이 안되서 그렇지ㅠ



레진탱크에 Circle of Willis가 요따구로 만들어져있군요ㅠ (아아 레진아까워..)



이리저리 3D 모델링 파일의 배향의 배치를 바꾸어가며 출력을 다시 시도해봅니다. 이번에 예상시간은 3시간 30분정도 걸리는군요.


자.. 과연!



3차 시도 : 실패....



이번에는 아래쪽 부분은 잘 출력되었는데 윗부분이 날아갔어요ㅠ


이정도 되니 레진탱크 및 거울 청소할 생각이 들더군요-_-;;;


모든 부분을 청소를 다한 후에 새로운 마음으로 4차 출력시도 시작!!!



과연 4차 시도에서는???



4차 시도 : 성공!!!



드디어 완전한 결과물이 나왔습니다. 출력에는 약 3시간 정도 걸렸군요. 역시 청소를 해줘야한다니까요ㅠ SLA 3D프린터는 관리가 까다로워요. 역시나 빌딩플랫폼에서 일부분이 떨어졌음에도 불구하고 그 위로 출력이 잘 되었지요ㅋ



이소프로필알콜로 세척한 모습입니다.


여기서 서포트를 제거하고 약간 사포질해주면..



짜잔! 완성입니다. 뇌혈관 3D 모형이 잘 관찰되는군요. 실제 해부학적 구조와 안맞는부분도 있더군요. 위쪽의 반원같은 부분은 실제 뇌혈관 구조에는 없으니까요.



Circle of Willis 부분을 클로즈업한 모습입니다. 앞서 원래크기로 분할해서 출력했을때는 전체 모습을 볼 수 없었던 posterior cerebral artery와 superior cerebellar artery, 그리고 anterior cerebral artery와 middle cerebral artery를 볼 수 있습니다.



SLA 3D 프린터인 Form 1+로 100마이크론 적층높이를 이용해서 출력하면 위와 같은 적층 무늬를 볼 수 있습니다.



Basilar artery 부분입니다.



아래쪽 internal carotid artery 부분은 이렇게 구성됩니다.



위쪽의 internal carotid artery는 위와 같이 구불구불하게 연결됩니다.



anterior cerebral artery 부분과 인위적으로 추가한 형태인 반원 부분입니다.



앞쪽에 갈비뼈처럼 나온 부분 중 윗부분이 posterior cerebral artery, 그리고 아랫부분이 superior cerebellar artery입니다.



앞서 분할 모형을 뽑은 뒤 시도해보았던 것처럼, 이번에도 색깔을 띤 물을 안쪽에 관류시켜보았습니다. 이번에는 크기가 작다보니(실제 크기의 43.9%), 내부 구멍이 막힌 부분도 있어 완전히 내부가 다 개통되어있진 않더군요. 이 부분은 약간 아쉬웠습니다. 3D 프린터 출력 과정의 문제인 것 같기도 하구요.



그래도 색깔을 띤 물이 통과하는 것은 잘 보입니다.



아래쪽에도 한번 채워보았습니다.



나중에 시간과 돈이 좀더 많아지면 완전한 출력을 위해 한번 더 해봐야겠습니다ㅎ


이제까지 뇌혈관 3D 모형 출력상담을 위한 작업들을 보여드렸습니다.


결과는 다음과 같습니다.


1. 출력 가능하다!

2. Flexible resin을 사용하면 좀더 혈관같을 수 있겠다.

3. 혈관내부까지 잘 표현되려면 실제크기로 출력하는 것이 좋겠고 그러기 위해서는 출력가능크기가 큰 3D 프린터로 한번에 (실패없이) 출력하는 것이 도움이 될 수 있겠다.

4. 투명한 색의 레진으로 출력하는 것이 내부 구조를 확인하는데 도움이 될 수 있겠다.


이제까지 메이드인네버랜드였습니다~!


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Comment List

  1. 무브먼트 2015.12.06 22:16 신고 address / modify or delete / reply

    신기하면서도 놀랍네요~ 3d모형으로 뇌혈관을

  2. 권익승 2017.03.16 17:12 신고 address / modify or delete / reply

    좋은 모델로 뇌 혈관구조 학습에 많은 도움이 되겠네요. 수고하셨습니다.

    • MadeInNeverland 2017.03.16 17:15 신고 address / modify or delete

      좀 더 다양한 재료를 사용한다면 뇌혈관구조 학습에 더 큰 도움이 될 수 있는 출력물을 만들 수 있을 것 같습니다ㅎ 방문해주셔서 감사합니다!

  3. 김진수 2017.04.30 08:28 신고 address / modify or delete / reply

    Medical 3D printing에 관심이 있습니다. kacouem@naver.com으로 연락한번 주세요. 제가 연락드리고 싶은데 방법을 모르겠네요.

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