Direct 3D printing of anthropomorphic breast phantoms using modifiers in FDM printing for dedicated breast CT - 29/10/26

Doi : 10.1016/j.stlm.2026.100244 
Liselot C. Goris a, b, Silvina Zabala-Travers c, Carlos J. Moreira d, Ioannis Sechopoulos a, b, e, ⁎
a Technical Medical Centre, University of Twente, Enschede, the Netherlands 
b Department of Medical Imaging, Radboud University Medical Center, Nijmegen, the Netherlands 
c Virtual Surgical Planning and 3D Printing Unit, Radiology Department, Pereira Rossell Hospital Center, Montevideo, Uruguay 
d Pereira Rossell Hospital Center, Montevideo, Uruguay 
e Dutch Expert Centre for Screening (LRCB), Nijmegen, the Netherlands 

⁎ Corresponding author at: Working address: Department of Medical Imaging, Radboud University Medical Center, Geert Grooteplein 10, 6525 GA, Post 766, Nijmegen, The Netherlands. Department of Medical Imaging Radboud University Medical Center Geert Grooteplein 10, 6525 GA, Post 766 Nijmegen The Netherlands

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Highlights

•
A reproducible workflow for 3D-printed anthropomorphic breast phantoms was developed.
•
Tissue-specific x-ray attenuation was achieved by tuning FDM printing parameters.
•
Patient-derived breast anatomy was successfully reproduced using 3D printing.
•
Phantom attenuation values showed good repeatability across prints and filament rolls.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

Four-dimensional dynamic contrast-enhanced dedicated breast CT (4D DCE-bCT) is a novel breast imaging technique being developed for personalized breast cancer treatment. Its optimization and validation requires phantoms that reproduce the x-ray attenuation of adipose and glandular tissue and allow controlled contrast-agent flow.

Purpose

To develop a reproducible and accessible workflow for 3D printing functional anthropomorphic breast phantoms with patient-derived anatomy and tissue-specific x-ray attenuation suitable for 4D DCE-bCT experiments.

Methods

A previously acquired patient bCT scan was retrieved, and the adipose and glandular tissues were segmented. The whole breast was imported into 3D-printing software as a part and the adipose tissue as a modifier, allowing separate printing parameters for each tissue. The breasts were printed with PLA Aero material on a BambuLab FDM printer. Flow ratios were optimized using five test slabs. X-ray attenuation values were evaluated in two volumes of interest (VOIs) for each tissue type and compared with average patient values. The complete breast was printed four times using three filament rolls to assess repeatability and reproducibility. Three tubing configurations were evaluated for contrast-agent flow.

Results

Mean x-ray linear attenuation values of glandular and adipose tissue were within 2.7% and 3.5%, respectively, of corresponding reference values. Attenuation values were consistent between prints, with a maximum relative difference of 3.2%. However, printing quality varied between filament rolls, with one roll producing more air bubbles.

Conclusion

A reproducible workflow was developed for producing anthropomorphic breast phantoms with tissue-specific x-ray attenuation and integrated fluid-flow capabilities.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Breast phantoms, 3D printing, 4D Breast CT


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