研究团队开发出可改善放射治疗中辐射量剂量控制的3D打印推注装置

dy1993   2017-11-21 10:26:46

打印派此前报道过借助3D打印技术治疗癌症和其他严重健康问题的进展。医疗专业人员能够使用这项技术,以便宜和快速的方式设计和创建解决方案,以解决越来越多的具体问题。加拿大达尔豪斯大学(Dalhousie University)在这方面取得了最新的突破,放射治疗师James Robar博士和他的团队开创了一种使肿瘤治疗更高效、更舒适、更省时的新方法。

众所周知,放射治疗是对抗癌症最有效的方法之一,但对患者或医务人员来说,这个过程并不是一个简单的过程。剂量控制是可能难以管理的关键方面之一。为了优化施用给特定癌症患者的辐射剂量,辐射治疗师经常使用称为bolus的特殊装置。这就像一个额外的组织层,并放置在病人的皮肤上,以控制吸收的辐射量。

为了进行推注,使用了名为SuperFlab的产品,并且这种橡胶材料已经是几十年的行业标准。这种SuperFlab材料的问题在于,要使其适应患者的皮肤常常是困难的,这在辐射被施用时会引起问题。这可能会导致医务人员更多的工作,因此他们转向各种不同的方法和更基本的材料,如蜡、亚麻布和胶带,以获得适合的bolus。

Robar博士说:“如果你去诊所看看,你会看到类似于手工艺工作室的房间,那里的放射治疗师试图成为雕塑家,为病人建造一些东西。这种方法有一些后果,在许多情况下准确度有限,可能需要很长时间,不仅是病人的时间,也是辐射治疗师和其他工作人员的时间。”

为了改善这种情况,Robar和他的团队决定利用3D打印技术来创建定制的推注设备,这些设备将完全根据病人的解剖结构进行调整。他们于2012年开始工作,购买3D打印机,并将CT扫描转换为数字3D模型。根据具体的治疗类型设计了四种不同类型的设备。一种类型的推注用于电子束治疗,另一种用于光子束治疗,三分之一专门用于乳腺癌治疗,而四分之一用于粗糙治疗。

对于靠近患者皮肤表面的肿瘤进行电子束治疗,Robar的研究小组开发了一种新颖的算法,可以产生3D打印的bolus,可以调制电子束的能量。他的Dal医学物理学研究生项目中的一个学生Su Shiqin Su负责开发算法。Robar博士说:“对于这种应用,我们需要通过改变肿瘤上推注的深度来产生符合肿瘤的剂量分布,这取决于皮肤表面下的肿瘤的深度。结果,我们产生了与肿瘤形状相匹配的剂量分布,大部分健康组织得以幸免”。

光子束治疗的3D打印设备也取得了成功。Robar说:“我最喜欢使用光子注射的方法之一是对于鼻中隔上有肿瘤的患者。”他接受了手术,但肿瘤又复发了,所以我们想用光子放射治疗他,这个病人以前没有去过我们的诊所,但是他之前有一个CT影像诊断和手术随访。把局部麻醉剂放在上面,完全吻合鼻子......我们可以验证一下,因为那天他必须进行一次CT扫描,效果非常好,他用这种设备治疗了30次。

至于乳腺癌治疗,所需要的是一种固定装置。这是一个由非常僵硬的3D打印材料制成的。这样可以在放射线照射的同时将移动的乳房组织固定在适当位置,从而提高效率并限制对健康组织的破坏

Brachy疗法通常需要一种称为“Freiburg flap”的附件,一种珠状片状装置,类似于推注,但允许导管穿过。3D打印使得这个装置可以根据患者的解剖结构进行调整,从而改善了常见的尴尬情况。Dal医学物理研究生Scott Clarke在开发这种特殊设备的技术方面发挥了重要作用。

经过成功的测试,该团队成立了一家名为3D Bolus的初创公司,将其研究项目发展成一个商业产品,其中包括标准化设计软件和3D打印机。该技术的版本已经在爱尔兰都柏林和特拉维夫的诊所部署,研究版本在芝加哥、旧金山和哈利法克斯。 该装置一旦在2018年初获得FDA批准,3D Bolus将能够在美国开始销售。

来源:3D虎

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