PixelPrint 4D：呼吸運動アプリケーションのための患者固有変形可能CTファントムを作製する3Dプリンティング法

概要

本研究は、柔軟材料を用いたボクセル単位の3Dプリントにより4DCTから患者固有の変形可能肺ファントムを作製するPixelPrint 4Dを提示した。ファントムは患者解剖・非剛体変形と高一致（SSIM 0.93）、腫瘍運動誤差は各軸≤0.7±0.6 mm、減衰–局所体積変化の関係も患者と有意差なし（ANCOVA P=0.83）であった。

主要発見

• 高い構造忠実度：ファントムと患者肺のSSIMは0.93。
• 現実的な運動再現：腫瘍運動の平均誤差は各軸で≤0.7±0.6 mm。
• 生理的な減衰–体積連関の保持：ANCOVA P=0.83で患者との差は非有意。
• PixelPrintによるボクセル単位の密度制御で、圧迫下でも現実的なテクスチャと減衰プロファイルを実現。

臨床的意義

前臨床段階だが、モーション低減、4D線量計算、トラッキングアルゴリズムの標準化評価に資し、より安全・高精度な呼吸器画像診断・放射線治療の臨床実装を加速し得る。

限界

• 単一患者4DCTに基づく作製であり、多様な解剖・運動様式への一般化には症例拡大が必要。
• 圧迫ベースの疑似4D生成は、実臨床の全ての力学（履歴現象や気流影響など）を再現できない可能性。

今後の方向性

多症例ライブラリ（左右肺）への拡張、気流力学の組込み、CTモーション補正やAI再構成・トラッキング評価の多施設ベンチマークデータセット構築が望まれる。