외부 빔 방사선 치료를 받는 환자에서 3D 프린팅을 활용한 연구

방사선 요법에서 고에너지 방사선 빔은 암세포를 손상시켜 종양을 치료합니다. 치료 계획은 인접한 건강한 조직에 대한 노출을 제한하는 것을 목표로 설계되었습니다. 일반적으로 사용되는 방사선 빔은 "피부 절약 효과"를 나타냅니다. 즉, 빔이 피부에 들어간 후 방사선량이 축적되어 최대 선량이 피부 아래 어느 정도 깊이에 도달합니다. 많은 종양의 경우 피부 아래의 암세포가 최대 선량을 받도록 하면서 불필요한 노출로부터 피부를 보호합니다. 그러나 피부 표면 또는 바로 아래에 있는 암의 경우 최대 용량이 피부 표면에 존재하는 것이 바람직합니다. 이러한 경우 조직을 모방하기 위해 볼루스(조직과 유사한 특성을 가진 물질)를 사용하여 피부 위에 배치합니다. 용량 축적은 볼루스 내에서 발생하므로 피부 표면에서 최대 용량에 도달할 수 있습니다. 표재성 종양의 치료와는 별도로, 볼루스는 최근 변조된 전자 방사선 요법(MERT)에 사용되었습니다. MERT의 경우 덩어리의 두께가 달라지므로 특정 깊이의 선량이 조직 내의 다른 위치에서 달라질 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 볼루스가 환자의 특정 해부학적 구조에 맞게 맞춤화되므로 건강한 조직에 대한 방사선 노출이 최소화됩니다.

볼루스는 일반적으로 파라핀 왁스 또는 슈퍼플래브와 같은 성형 가능한 재료로 만들어집니다. 기존의 볼루스 준비에는 단점이 있습니다. 환자가 있어야 하고 시간이 많이 소요될 수 있으며 제작자의 기술에 따라 다릅니다. 또한, 환자의 피부에 대한 순응도는 제한되며, 그 결과 볼루스와 환자의 피부 사이에 상당한 에어 갭이 있을 수 있습니다. 이러한 에어 갭은 표면 선량을 상당히 감소시키는 것으로 나타났습니다.

현재 연구의 목표는 3D 프린팅으로 맞춤형 볼루스를 생성하여 볼루스 준비의 현재 프로세스를 개선하는 것입니다. 맞춤형 볼루스는 Varian eclipse 소프트웨어에서 설계한 다음 3D Slicer와 같은 3D 모델링 소프트웨어로 가져올 수 있습니다. 그런 다음 3D 모델을 3D 프린터 소프트웨어에서 해석할 수 있는 STL(Stereolithography) 형식으로 변환할 수 있습니다. 여러 예비 연구에서 그러한 볼루스를 만드는 데 성공했다고 보고했습니다. 한 연구에서는 3D 인쇄된 볼루스에서 에어 갭(Kim) 없이 잘 맞다고 보고했습니다. 또한 여러 연구에서 3D 인쇄된 볼루스에 대한 조직 선량 분포를 모델링했으며 발견된 결과는 기존 볼루스에 대해 얻은 결과와 유사했습니다.

현재 연구의 경우 조사관은 치료 계획의 일부로 볼루스가 필요한 참가자를 등록합니다. 기존 및 3D bolus는 각 참가자에 대해 제작됩니다. 선량 분포의 컴퓨터 시뮬레이션은 선량 측정 매개변수를 비교하는 데 사용됩니다. 또한 두 볼루스 모두에 대한 에어 갭이 측정됩니다. 각 참가자에 대해 보다 최적화된 선량 분포를 초래하는 볼루스가 참가자의 실제 치료에 사용됩니다. 연구를 수행하려면 등록된 각 참가자가 추가 CT 스캔을 거쳐 3D 인쇄 볼러스로 치료를 시뮬레이션해야 합니다.