유방암 흉벽 방사선 치료를 위한 3-D 프린트 대 표준 볼루스 비교

1. 연구 스키마

   간섭

   모든 피험자는 다음과 같이 표준 흉벽 방사선 치료를 받습니다.

   • 치료 표준에 따라 반나절은 흉벽에 볼루스를 적용하지 않습니다.
   • 반나절 bolus가 적용됩니다 - 표준 5mm 고무 bolus와 실험적인 3D 인쇄 bolus 사이를 번갈아 가며 적용합니다.

   1차 및 2차 결과 각 피험자는 표준 고무 볼루스와 3D 인쇄 볼루스를

   • 덩어리와 흉벽 피부 사이의 공극의 부피
   • 방사선 치료사가 환자를 설정하는 데 걸리는 시간
   • 피부에 대한 계산된 선량과 측정된 선량

   샘플 크기 4개월 동안 16명의 환자

2. 배경 및 근거

캐나다에서는 매년 25,000명의 여성이 유방암 진단을 받습니다. 이 여성의 약 20%는 치료 프로그램의 일환으로 유방 절제술(유방 전체 제거)을 받습니다. 유방암이 림프절로 전이된 여성의 흉벽(유방이 있던 곳)에 방사선 요법을 시행합니다.

또는 흉벽에 미세한 양의 암세포가 남아있을 가능성이 높은 다른 상황에서. 8,505명의 림프절 양성 여성을 대상으로 한 25건의 무작위 시험에 대한 메타 분석에서 유방 절제술 후 방사선 요법이 10년 흉벽 제어율을 73%에서 92.5%로 개선한 것으로 나타났습니다. 동일한 개요에서 방사선 치료를 받은 여성의 15년 전체 생존율이 그렇지 않은 여성에 비해 5.4%(60.1 대 54.7%) 증가한 것으로 나타났습니다.

매일 16-25회의 방사선 치료 과정 동안 흉벽에 방사선 요법을 고르게 적용하는 것은 기술적으로 어려운데, 수정하지 않으면 고에너지 방사선 치료 기계가 표재 조직(암 세포가 있을 수 있는 정확한 위치)에 과소 선량을 투여하기 때문입니다. 이 현상을 보상하기 위해 3~10mm 두께의 유연한 폴리머(고무) "볼러스" 층을 방사선 코스의 일부 또는 모든 날에 흉벽의 피부에 배치합니다. 모든 종류의 볼루스는 고무에서 캔들 왁스 슬래브에 이르기까지 국제적으로 사용됩니다. 일반적으로 폭 40cm x 길이 40cm인 이 표준 '볼러스'를 흉벽에 놓고 테이프와 스트랩으로 제자리에 유지하여 매일 방사선 요법을 설정하고 관리합니다. 각 여성의 흉벽의 윤곽이 다르고 종종 조직에 '봉우리와 골'을 포함하기 때문에 피부와 볼루스 물질 사이에 필연적으로 약간의 '공기 간극'이 있습니다. 설정된 영상에서 쉽게 볼 수 있는 이 에어 갭은 방사선 치료사가 덩어리의 정확한 위치를 재현할 수 없고 치료를 받는 여성이 각각 방사선 치료 침대에서 정확히 동일한 위치로 돌아갈 수 없기 때문에 날마다 다릅니다. 낮. 다양한 에어 갭은 방사선 요법이 피부에 도달하는 정도에 영향을 미칠 수 있으며 잠재적으로 암세포의 과소 선량 또는 정상 피부의 과량 선량을 생성할 수 있습니다.

핼리팩스의 방사선종양학과에서 연구자들은 3D 프린팅 기술을 사용하여 환자의 흉벽의 정확한 모양에 맞춰진 볼루스를 생성함으로써 이 에어 갭 문제에 대한 혁신적인 솔루션을 개발했습니다. 조사관은 볼루스 아래 조직의 공간 및 선량 측정 정확도에 대한 엄격한 평가를 포함하여 방사선 치료 응용 분야를 위한 3D 인쇄 볼루스 생산에 약 3년의 경험을 가지고 있습니다. 이전 연구는 여러 치료 부위에서 전자 요법 치료를 맞춤화하는 '스마트 볼루스'를 생성하는 의학 물리학 검증 연구에 중점을 두었습니다. 이 작업을 통해 조사자들은 현실적인 팬텀 연구(예: 어려운 상황을 포함하는 환자 모델, 예: 발이나 귀의 일부를 치료하는 환자 모델)를 기반으로 인쇄된 볼러스가 복잡한 환자 해부학에도 정확하게 일치함을 입증했습니다. 볼러스는 일반적인 치료 계획 계산을 위해 각 환자에게 필요한 환자 해부 계획 CT 데이터에서 직접 설계됩니다. 3D 인쇄된 볼러스는 일반적으로 X선 광자 빔 응용 분야의 경우 두께가 5mm이며 전분(옥수수, 타피오카 설탕)에서 파생되고 비활성이며 예를 들어 컵 및 수술용 핀에 일반적으로 사용되는 폴리락트산(PLA)으로 구성됩니다. . 3D 볼루스의 평균 밀도는 인쇄 중에 제어할 수 있으므로 조사자는 표준 고무 볼루스 재료의 밀도를 복제할 수 있습니다. 연구자들은 다른 연구에서 확인된 바와 같이 치료 계획 시스템에 의해 재료가 정확하게 설명된다는 것을 이전에 보여주었습니다.

이 연구에 사용된 두께의 3D 인쇄 볼루스에 대한 최근 사내 연구에서는 기계에서 계산되고 측정된 값이 밀접하게 연관되어 있음을 보여줍니다.

제안된 연구에서 각 환자의 흉벽에 대해 3D 인쇄 볼러스를 생성하면 현재 기술에 비해 여러 가지 이점을 얻을 수 있습니다.

1. 3D 볼루스는 볼루스와 피부 사이의 에어 갭의 양을 감소시킬 수 있습니다. 에어 갭은 현재 전달되는 방사선 요법의 정확성과 균일성을 제한합니다. 3D 프린팅된 덩어리는 모든 환자에 대해 개별화되고 밀리미터 미만의 정밀도로 설계 및 제작됩니다.
2. 3D 프린팅된 볼루스가 나중에 CT 데이터에서 자동화된 방식으로 생성된다는 점을 고려하면(환자와 치료사가 참석하지 않음) 특히 까다로운 해부학의 경우 여러 방사선 치료사가 CT 이미징 전에 볼루스 설정을 준비하는 데 필요한 시간을 줄일 수 있습니다.
3. 치료 기계(선형 가속기)에서 환자를 설정하는 시간은 개별화된 볼루스가 제자리에 '미끄러지는' 경우 감소할 수 있습니다(볼루스 위치 지정이 반복적이고 오류가 발생하기 쉬우며 시간이 많이 소요될 수 있는 현상 유지에 비해).
4. 환자마다 개별화된 볼루스가 있으므로 감염 관리 문제(표준 볼루스 재사용으로 인한 박테리아 오염)가 완화됩니다.

3. 학습 목표

3D 프린팅된 볼루스가 흉벽 방사선 치료를 받는 여성에게 표준 고무 볼루스에 비해 에어 갭이 적고, 적용이 더 빠르고, 신뢰할 수 있는 방사선 요법 축적을 생성하는지 여부를 테스트합니다.

4. 연구 방법

이것은 흉벽 방사선 치료를 받기로 이미 동의한 유방암 환자를 모집하는 단일 센터 연구입니다.

개별 환자에 대한 연구 흐름

1. 환자 발생 및 동의 절차 완료
2. CT 시뮬레이션 및 표준 bolus 생산(현재 치료 표준에 따라 정확하게 수행됨)
3. Simulation CT 스캔을 이용한 3D 프린팅 볼러스 생산
4. 위치 선택 및 피부 선량 계산

5. 개별화된 환자 치료 계획 수립

   • 선량 측정사에 의해 생성된 계획 - 교대로 볼러스 켜짐 및 볼루스 꺼짐
   • 표준 bolus 및 3D bolus가 되는 날의 개요
6. 치료 표준에 따라 볼루스 없는 날에 방사선 요법 제공

7. Bolus 일에 방사선 요법 제공

   • 흉벽에 다이오드 적용
   • 설정 시간의 타이밍
   • 설정을 위해 기계에서 CBCT 스캔(나중에 에어 갭 측정 가능)

8. 치료 중 및 치료 후 환자 모니터링

   • 공극 계산
   • 피부에 측정된 선량
   • 피부 반응