KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.10
no.12
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pp.547-554
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2021
Cancer patients can have different kinds of cancer driver genes, and identification of these patient-specific cancer driver genes is an important step in the development of personalized cancer treatment and drug development. Several bioinformatic methods have been proposed for this purpose, but there is room for improvement in terms of accuracy. In this paper, we propose NPD (Network based Patient-specific Driver gene identification) for identifying patient-specific cancer driver genes. NPD consists of three steps, constructing a patient-specific gene network, applying the modified PageRank algorithm to assign scores to genes, and identifying cancer driver genes through a score comparison method. We applied NPD on six cancer types of TCGA data, and found that NPD showed generally higher F1 score compared to existing patient-specific cancer driver gene identification methods.
In this paper, we present a novel algorithm to generate a 3D model of patient-specific orbital implant, which is finally produced by the 3D printer. Given CT (computed tomography) scan data of the defective orbital wall or floor, we compose the depth image of the defect site by using the depth buffering, which is a computer graphics technology. From the depth image, we compute the 3D surface which fills the broken part by interpolating the points around the broken part. By thickening the 3D surface, we get the 3D volume mesh of the orbital implant. Our algorithm generates the patient-specific orbital implant whose shape is accurately coincident to the broken part of the orbit. It provides the significant time efficiency for manufacturing the implant with supporting high user convenience.
In this paper, we propose a method to fabricate a patient-specific breast implant using MRI images and 3D scan data. Existing breast implants for breast reconstruction surgery are primarily fabricated products for shaping, and among the limited types of implants, products similar to the patient's breast have been used. In fact, the larger the difference between the shape of the breast and the implant, the more frequent the postoperative side effects and the lower the satisfaction. Previous researches on the fabrication of patient-specific breast implants have used limited information based on only MRI images or on only 3D scan data. In this paper, we propose an algorithm for the fabrication of patient-specific breast implants that combines MRI images with 3D scan data, considering anatomical suitability for external shape, volume, and pectoral muscle. Experimental results show that we can produce precise breast implants using the proposed algorithm.
An, Hyun Joon;Kim, Myeong Soo;Kim, Jiseong;Son, Jaeman;Choi, Chang Heon;Park, Jong Min;Kim, Jung-in
Progress in Medical Physics
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v.30
no.1
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pp.32-38
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2019
Purpose: The objective of this study is to evaluate the geometrical accuracy of a patient-specific bolus based on a three-dimensional (3D) printed mold and casting method. Materials and Methods: Three breast cancer patients undergoing treatment for a superficial region were scanned using computed tomography (CT) and a designed bolus structure through a treatment planning system (TPS). For the fabrication of patient-specific bolus, we cast harmless certified silicone into 3D printed molds. The produced bolus was also imaged using CT under the same conditions as the patient CT to acquire its geometrical shape. We compared the shapes of the produced bolus with the planned bolus structure from the TPS by measuring the average distance between two structures after a surface registration. Results and Conclusions: The result of the average difference in distance was within 1 mm and, as the worst case, the absolute difference did not exceed ${\pm}2mm$. The result of the geometric difference in the cross-section profile of each bolus was approximately 1 mm, which is a similar property of the average difference in distance. This discrepancy was negligible in affecting the dose reduction. The proposed fabrication of patient-specific bolus is useful for radiation therapy in the treatment of superficial regions, particularly those with an irregular shape.
The patient-reported outcome measures (PROMs) are important in assessing the patient's overall health, lesion-specific outcomes, and condition-specific outcomes. PROMs are also known as "scoring systems" and are usually in questionnaires. There are almost a hundred different PROMs available in foot and ankle surgery. Each PROM has its merits, demerits, and validity. Selecting an appropriate PROM is important for adequately evaluating a patient's health status. This article summarizes the most frequently used PROMs in the literature on foot and ankle surgery and presents the authors' recommendations.
Choi, Yona;Chun, Kook Jin;Kim, Eun San;Jang, Young Jae;Park, Ji-Ae;Kim, Kum Bae;Kim, Geun Hee;Choi, Sang Hyoun
Progress in Medical Physics
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v.32
no.4
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pp.99-106
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2021
Purpose: In this study, we aimed to manufacture a patient-specific gel phantom combining three-dimensional (3D) printing and polymer gel and evaluate the radiation dose and dose profile using gel dosimetry. Methods: The patient-specific head phantom was manufactured based on the patient's computed tomography (CT) scan data to create an anatomically replicated phantom; this was then produced using a ColorJet 3D printer. A 3D polymer gel dosimeter called RTgel-100 is contained inside the 3D printing head phantom, and irradiation was performed using a 6 MV LINAC (Varian Clinac) X-ray beam, a linear accelerator for treatment. The irradiated phantom was scanned using magnetic resonance imaging (Siemens) with a magnetic field of 3 Tesla (3T) of the Korea Institute of Nuclear Medicine, and then compared the irradiated head phantom with the dose calculated by the patient's treatment planning system (TPS). Results: The comparison between the Hounsfield unit (HU) values of the CT image of the patient and those of the phantom revealed that they were almost similar. The electron density value of the patient's bone and brain was 996±167 HU and 58±15 HU, respectively, and that of the head phantom bone and brain material was 986±25 HU and 45±17 HU, respectively. The comparison of the data of TPS and 3D gel revealed that the difference in gamma index was 2%/2 mm and the passing rate was within 95%. Conclusions: 3D printing allows us to manufacture variable density phantoms for patient-specific dosimetric quality assurance (DQA), develop a customized body phantom of the patient in the future, and perform a patient-specific dosimetry with film, ion chamber, gel, and so on.
Objective : The objective of this study was to analyze patient-specific blood flow in ruptured aneurysms using obtained non-Newtonian viscosity and to observe associated hemodynamic features and morphological effects. Methods : Five patients with acute subarachnoid hemorrhage caused by ruptured posterior communicating artery aneurysms were included in the study. Patients' blood samples were measured immediately after enrollment. Computational fluid dynamics (CFD) was conducted to evaluate viscosity distributions and wall shear stress (WSS) distributions using a patient-specific geometric model and shear-thinning viscosity properties. Results : Substantial viscosity change was found at the dome of the aneurysms studied when applying non-Newtonian blood viscosity measured at peak-systole and end-diastole. The maximal WSS of the non-Newtonian model on an aneurysm at peak-systole was approximately 16% lower compared to Newtonian fluid, and most of the hemodynamic features of Newtonian flow at the aneurysms were higher, except for minimal WSS value. However, the differences between the Newtonian and non-Newtonian flow were not statistically significant. Rupture point of an aneurysm showed low WSS regardless of Newtonian or non-Newtonian CFD analyses. Conclusion : By using measured non-Newtonian viscosity and geometry on patient-specific CFD analysis, morphologic differences in hemodynamic features, such as changes in whole blood viscosity and WSS, were observed. Therefore, measured non-Newtonian viscosity might be possibly useful to obtain patient-specific hemodynamic and morphologic result.
Oh, Se An;Kim, Sung Yeop;Park, Jaehyeon;Park, Jae Won;Yea, Ji Woon
Journal of Yeungnam Medical Science
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v.39
no.2
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pp.108-115
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2022
Background: This study was aimed at comparing and analyzing the results of FractionLab (Varian/Mobius Medical System) with those of portal dosimetry that uses an electronic portal imaging device. Portal dosimetry is extensively used for patient-specific quality assurance (QA) in intensity-modulated radiotherapy (IMRT). Methods: The study includes 29 patients who underwent IMRT on a Novalis-Tx linear accelerator (Varian Medical System and Brain-LAB) between June 2019 and March 2021. We analyzed the multileaf collimator DynaLog files generated after portal dosimetry to evaluate the same condition using FractionLab. The results of the recently launched FractionLab at various gamma indices (0.1%/0.1 mm-1%/1 mm) are analyzed and compared with those of portal dosimetry (3%/3 mm). Results: The average gamma passing rates of portal dosimetry (3%/3 mm) and FractionLab are 98.1% (95.5%-100%) and 97.5% (92.3%-99.7%) at 0.6%/0.6 mm, respectively. The results of portal dosimetry (3%/3 mm) are statistically comparable with the QA results of FractionLab (0.6%/0.6 mm-0.9%/0.9 mm). Conclusion: This paper presents the clinical performance of FractionLab by the comparison of the QA results of FractionLab using portal dosimetry with various gamma indexes when performing patient-specific QA in IMRT treatment. Further, the appropriate gamma index when performing patient-specific QA with FractionLab is provided.
Three-dimensional (3D) printing technique has been widely used for accurate screw and pin placement in orthopedic surgery and neurosurgery. However, there are few reports comparing the accuracy between the patient-specific guides and freehand Kirschner wire (K-wire) placement in toy, small and medium breed dogs. This study aimed to assess the accuracy of 3D printed patient-specific guides (PSGs) in pin insertion in the thoracolumbar vertebrae of toy breed dogs and compare the outcomes between novice and experienced surgeons. The experiment was conducted on the thoracolumbar vertebrae of 21 euthanized toy breed dogs (median weight, 5.95 kg). The optimal insertion angle placement was determined and patient-specific guides for K-wire insertion were designed and 3D printed using computed tomography (CT) and a 3D computer-aided design program of three vertebrae (Thoracic 12-Lumbar 1). K-wire tracts were made by experienced and novice surgeons and compared to assess the accuracy based on postoperative CT. Based on postoperative CT, in the experienced group, 61 out of 63 pins (96.8%) were fully contained inside the vertebral body and lamina, whereas two pins (3.2%) had perforated the vertebral canal (grade 3, 2-4 mm breach). However, all the pins in the novice group were fully contained. The use of 3D printed PSGs for pin insertion in the thoracolumbar region is an accurate and safe alternative to freehand screw placement by novice surgeons in toy, small and medium breed dogs. Operations with 3D printed PSGs allow novice surgeons to achieve better or similar outcomes in accurate placement of pin/screws in vertebrae.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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