Tutkimus, jossa hyödynnetään 3D-tulostusta potilailla, jotka saavat ulkoisen säteen säteilyhoitoa

Sädehoidossa korkeaenergiset säteilysäteet hoitavat kasvaimia vahingoittamalla syöpäsoluja. Hoitosuunnitelmat on suunniteltu rajoittamaan altistumista viereisille terveille kudoksille. Yleisesti käytetyt säteilysäteet osoittavat "ihoa säästävää vaikutusta", mikä tarkoittaa, että säteilyannos kasvaa säteen tultua iholle ja siten maksimiannos saavutetaan jossain syvyydessä ihon alla. Monissa kasvaimissa tämä säästää ihon tarpeettomalta altistumiselta ja varmistaa samalla, että ihon alla olevat syöpäsolut saavat suurimman annoksen. Ihon pinnalla tai juuri sen alapuolella sijaitsevien syöpien kohdalla on kuitenkin toivottavaa, että suurin annos on ihon pinnalla. Tällaisissa tapauksissa bolusta (materiaalia, jonka ominaisuudet ovat samankaltaiset kuin kudoksen) käytetään jäljittelemään kudosta ja se asetetaan ihon yläpuolelle. Annoksen muodostuminen tapahtuu boluksen sisällä, mikä mahdollistaa enimmäisannoksen saavuttamisen ihon pinnalla. Pinnallisten kasvainten hoidon lisäksi boluksia on viime aikoina käytetty moduloituun elektronisäteilyhoitoon (MERT). MERT:ssä boluksen paksuutta vaihdellaan niin, että tietyllä syvyydellä annosta voidaan vaihdella eri paikoissa kudoksessa. Tällä tekniikalla bolus räätälöidään potilaan anatomian mukaan ja siten terveiden kudosten säteilyaltistus minimoidaan.

Bolukset valmistetaan tyypillisesti muovattavista materiaaleista, kuten parafiinivahasta tai superflabista. Perinteisellä bolusvalmisteella on haittoja; potilaan on oltava läsnä, se voi olla aikaa vievää ja se riippuu valmistajan taidosta. Lisäksi potilaan ihon mukautumisen aste on rajoitettu ja seurauksena voi olla merkittäviä ilmarakoja boluksen ja potilaan ihon välillä. Tällaisten ilmarakojen on osoitettu vähentävän merkittävästi pinta-annosta.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on parantaa nykyistä boluksen valmistusprosessia luomalla räätälöityjä boluksia 3D-tulostuksella. Räätälöidyt bolukset voidaan suunnitella Varian eclipse -ohjelmistolla ja tuoda sitten 3D-mallinnusohjelmistoon, kuten 3D Sliceriin. 3D-malli voidaan sitten muuntaa STL (Stereolithography) -muotoon, joka voidaan tulkita 3D-tulostinohjelmistolla. Useat alustavat tutkimukset ovat raportoineet menestyksestä tällaisten bolusten luomisessa. Eräässä tutkimuksessa kerrottiin, että heidän 3D-tulostettu boluksensa sopivat hyvin ilman ilmarakoja (Kim). Lisäksi useissa tutkimuksissa mallinnettiin kudosten annosjakaumia 3D-tulostetuille boluksille, ja tulokset olivat samanlaisia ​​kuin tavanomaisilla boluksilla.

Nykyiseen tutkimukseen tutkijat rekisteröivät osallistujia, jotka tarvitsevat boluksia osana hoitosuunnitelmaansa. Jokaiselle osallistujalle valmistetaan sekä perinteinen että 3D-bolus. Annosjakaumien tietokonesimulointia käytetään dosimetristen parametrien vertailuun. Lisäksi molempien bolusten ilmavälit mitataan. Jokaisen osallistujan osalta bolusta, joka johtaa optimaaliseen annosjakaumaan, käytetään osallistujan varsinaiseen hoitoon. Tutkimuksen suorittaminen edellyttää, että jokaiselle osallistujalle on suoritettava ylimääräinen CT-skannaus, joka simuloi hoitoa 3D-tulostetulla boluksella.