Vergelijking van 3D-geprinte versus standaardbolus voor borstwandradiotherapie bij borstkanker

1. Bestudeer Schema

   Interventie

   Alle proefpersonen krijgen de volgende standaarddoses voor radiotherapie op de borstwand:

   • De helft van de dagen wordt er volgens de zorgstandaard geen bolus op de borstwand aangebracht
   • De helft van de dagen wordt een bolus toegediend - wisselende dagen tussen de standaard rubberen bolus van 5 mm en de experimentele 3D-geprinte bolus.

   Primaire en secundaire resultaten Elke proefpersoon fungeert als zijn eigen controle door de standaard rubberen bolus te vergelijken met de 3D-geprinte bolus in termen van

   • Het volume van de luchtspleet tussen de bolus en de huid van de borstwand
   • De tijd die de bestralingstherapeuten nodig hebben om de patiënt op te zetten
   • De berekende versus gemeten dosis op de huid

   Steekproefomvang 16 patiënten gedurende 4 maanden

2. Achtergrond en grondgedachte

In Canada krijgen jaarlijks 25.000 vrouwen de diagnose borstkanker. Ongeveer 20% van deze vrouwen ondergaat borstamputatie (verwijdering van de gehele borst) als onderdeel van hun curatieve behandelprogramma. Radiotherapie wordt toegediend aan de borstwand (waar de borst was) bij vrouwen bij wie de borstkanker is uitgezaaid naar de lymfeklieren

of in andere situaties waarin de kans groot is dat er microscopisch kleine hoeveelheden kankercellen achterblijven op de borstwand. Een meta-analyse van 25 gerandomiseerde onderzoeken met 8505 lymfeklier-positieve vrouwen toonde aan dat radiotherapie na borstamputatie de 10-jaar controlepercentages van de borstwand verbeterde van 73% naar 92,5%. Hetzelfde overzicht toonde aan dat de algehele overleving na 15 jaar met 5,4% (60,1 versus 54,7%) toenam bij die vrouwen die radiotherapie ondergingen in vergelijking met degenen die dat niet deden.

Het gelijkmatig toepassen van radiotherapie op de borstwand gedurende een kuur van 16-25 dagelijkse bestralingsbehandelingen is technisch uitdagend omdat, zonder aanpassing, de hoogenergetische radiotherapiemachines het oppervlakkige weefsel onderdoseren (precies waar de kankercellen zich zouden kunnen bevinden). Om dit fenomeen te compenseren, wordt op sommige of alle dagen van een bestralingskuur een flexibele polymeer (rubber) "bolus" -laag van 3-10 mm dik op de huid van de borstwand geplaatst. Internationaal worden allerlei soorten bolus gebruikt, van rubber tot kaarsvet. Deze standaard 'bolus', meestal 40 cm breed en 40 cm lang, wordt op de borstwand geplaatst en op zijn plaats gehouden met tape en riemen gedurende de 15 minuten die nodig zijn om de radiotherapie op te zetten en toe te dienen elke dag dat de bolus wordt aangebracht. Omdat de contouren van de borstwand van elke vrouw anders zijn en vaak 'pieken en dalen' in het weefsel bevatten, zijn er onvermijdelijk enkele 'luchtspleten' tussen de huid en het bolusmateriaal. Deze luchtspleet, zoals gemakkelijk te zien op beeldvorming, varieert van dag tot dag omdat de bestralingstherapeuten de exacte plaatsing van de bolus niet kunnen reproduceren en vrouwen die een behandeling ondergaan niet elke keer weer in exact dezelfde positie op het radiotherapiebed kunnen komen. dag. De variërende luchtspleten kunnen van invloed zijn op de hoeveelheid radiotherapie die de huid bereikt, en kunnen een mogelijke onderdosering van de kankercellen of overdosering van de normale huid veroorzaken.

Op de afdeling Stralingsoncologie in Halifax hebben de onderzoekers een innovatieve oplossing ontwikkeld voor dit probleem van de luchtspleet door een 3D-printtechnologie te gebruiken om een ​​bolus te creëren die wordt afgestemd op de exacte vorm van de borstwand van een patiënt. De onderzoekers hebben ongeveer 3 jaar ervaring in het produceren van 3D-geprinte bolus voor radiotherapietoepassingen, inclusief een grondige beoordeling van ruimtelijke en dosimetrische nauwkeurigheid van de weefsels onder de bolus. Eerder onderzoek was gericht op medische fysische validatiestudies, waarbij een 'slimme bolus' werd geproduceerd om behandelingen met elektronentherapie op meerdere behandellocaties aan te passen. Door middel van dit werk hebben de onderzoekers aangetoond dat gedrukte bolus zelfs nauwkeurig overeenkomt met de complexe anatomie van de patiënt, gebaseerd op realistische fantoomstudies (d.w.z. modellen van patiënten inclusief uitdagende situaties, bijvoorbeeld de behandeling van een deel van een voet of oor). De bolus wordt rechtstreeks ontworpen op basis van de geplande CT-gegevens en de anatomie van de patiënt, die voor elke patiënt nodig is voor de gebruikelijke berekeningen van de behandelingsplanning. De 3D-geprinte bolus is typisch 5 mm dik voor toepassingen met röntgenfotonenbundels en bestaat uit polymelkzuur (PLA), dat is afgeleid van zetmeel (maïs, suikertapioca), inert en vaak wordt gebruikt voor bijvoorbeeld drinkbekers en chirurgische spelden . De gemiddelde dichtheid van 3D-bolus is controleerbaar tijdens het printen en zo kunnen de onderzoekers de dichtheid van het standaard rubberen bolusmateriaal nabootsen. De onderzoekers hebben eerder aangetoond dat het materiaal nauwkeurig wordt verantwoord door het behandelingsplanningssysteem, zoals bevestigd in een ander onderzoek.

Een recente in-house studie van 3D-geprinte bolus van de gebruikte dikte voor deze studie toont aan dat de berekende en gemeten op de machine nauw met elkaar samenhangen.

In de voorgestelde studie zou het produceren van een 3D-geprinte bolus voor de borstwand van elke patiënt meerdere voordelen kunnen opleveren ten opzichte van de huidige techniek:

1. De 3D-bolus kan de luchtspleet tussen de bolus en de huid verkleinen. Luchtspleet beperkt momenteel de nauwkeurigheid en uniformiteit van geleverde bestralingstherapie. De 3D-geprinte bolus zou voor elke patiënt worden geïndividualiseerd en met submillimeterprecisie worden ontworpen en vervaardigd;
2. De tijd die meerdere bestralingstherapeuten nodig hebben om de bolusconfiguratie voor te bereiden voorafgaand aan CT-beeldvorming, kan worden verminderd, met name voor uitdagende anatomieën, aangezien de 3D-geprinte bolus achteraf op een geautomatiseerde manier wordt geproduceerd op basis van CT-gegevens (zonder dat de patiënt en therapeuten aanwezig zijn).
3. De tijd die nodig is om een ​​patiënt op de behandelingsmachine (lineaire versneller) te plaatsen, kan korter zijn als de geïndividualiseerde bolus op zijn plaats 'glijdt' (vergeleken met de status-quo waar boluspositionering iteratief, foutgevoelig en tijdrovend kan zijn).
4. Aangezien elke patiënt zijn eigen geïndividualiseerde bolus krijgt, worden problemen met infectiecontrole (besmetting van bacteriën door hergebruik van de standaardbolus) verminderd.

3. Studiedoelen

Om te testen of een 3D-geprinte bolus minder luchtspleet produceert, sneller aan te brengen is en een betrouwbare opbouw van radiotherapie produceert in vergelijking met standaard rubberen bolus bij vrouwen die thoraxwandradiotherapie ondergaan.

4. Studiemethoden

Dit is een single-center studie met borstkankerpatiënten die al hebben ingestemd met radiotherapie van de borstwand

Studiestroom voor een individuele patiënt

1. Opbouw van de patiënt en voltooiing van het toestemmingsproces
2. CT-simulatie en standaardbolusproductie (precies uitgevoerd volgens de huidige zorgstandaard)
3. Productie van 3D-geprinte bolus met behulp van de Simulation CT-scan
4. Locatiekeuze en berekening huiddosis

5. Opstellen van een geïndividualiseerd behandelplan voor de patiënt

   • Plan gegenereerd door dosimetristen - afwisselend bolus aan en bolus uit
   • Overzicht van welke dagen standaardbolus en 3D-bolus zullen zijn
6. Toediening van radiotherapie op dagen zonder bolus - volgens zorgstandaard

7. Toediening van radiotherapie op bolusdagen

   • Toepassing van de diodes op de borstwand
   • Timing van de insteltijd
   • CBCT-scan op machine voor opstelling (hierna kan de luchtspleet worden gemeten)

8. Bewaking van de patiënt tijdens en na de behandeling

   • Luchtspleet berekening
   • Gemeten dosis op de huid
   • Reactie van de huid