Een studie waarbij gebruik wordt gemaakt van 3D-printen bij patiënten die externe bestralingstherapie ondergaan

Bij bestralingstherapie behandelen hoogenergetische stralingsbundels tumoren door kankercellen te beschadigen. Behandelplannen zijn ontworpen met als doel de blootstelling aan aangrenzende gezonde weefsels te beperken. Veelgebruikte stralingsbundels demonstreren het "huidsparende effect", wat betekent dat de stralingsdosis opbouwt nadat de straal de huid binnendringt en de maximale dosis dus wordt bereikt op enige diepte onder de huid. Voor veel tumoren bespaart dit de huid onnodige blootstelling terwijl ervoor wordt gezorgd dat kankercellen onder de huid de maximale dosis krijgen. Voor kankers die op of net onder het huidoppervlak liggen, is het echter wenselijk dat de maximale dosis op het huidoppervlak aanwezig is. In dergelijke gevallen wordt een bolus (materiaal met eigenschappen vergelijkbaar met weefsel) gebruikt om weefsel na te bootsen en boven de huid geplaatst. Dosisopbouw vindt plaats binnen de bolus, waardoor de maximale dosis op het huidoppervlak kan worden bereikt. Naast de behandeling van oppervlakkige tumoren, zijn bolussen recentelijk gebruikt voor gemoduleerde elektronenstralingstherapie (MERT). Voor MERT wordt de bolusdikte gevarieerd zodat de dosis op een bepaalde diepte op verschillende plaatsen in het weefsel kan worden gevarieerd. Met deze techniek wordt de bolus aangepast aan de specifieke anatomie van een patiënt en wordt de blootstelling aan straling van gezond weefsel tot een minimum beperkt.

Bolussen zijn meestal gemaakt van vormbare materialen zoals paraffinewas of superflab. Conventionele bolusbereiding heeft zijn nadelen; de patiënt moet aanwezig zijn, het kan tijdsintensief zijn en het is afhankelijk van de vaardigheid van de fabrikant. Bovendien is de mate van conformiteit met de huid van de patiënt beperkt en als resultaat kunnen er aanzienlijke luchtspleten zijn tussen de bolus en de huid van de patiënt. Van dergelijke luchtspleten is aangetoond dat ze de oppervlaktedosis aanzienlijk verminderen.

Het doel van de huidige studie is om het huidige proces van bolusbereiding te verbeteren door met 3D-printen op maat gemaakte bolussen te maken. Aangepaste bolussen kunnen worden ontworpen in Varian eclipse-software en vervolgens worden geïmporteerd in 3D-modelleringssoftware zoals 3D Slicer. Het 3D-model kan vervolgens worden omgezet in STL-formaat (stereolithografie), dat kan worden geïnterpreteerd door de 3D-printersoftware. Verschillende voorbereidende studies hebben succes gemeld bij het maken van dergelijke bolussen. Een studie meldde een goede pasvorm zonder luchtspleten (Kim) in hun 3D-geprinte bolus. Bovendien modelleerden verschillende onderzoeken weefseldosisverdelingen voor 3D-geprinte bolussen en de gevonden resultaten waren vergelijkbaar met die verkregen voor conventionele bolussen.

Voor de huidige studie zullen de onderzoekers deelnemers inschrijven die bolussen nodig hebben als onderdeel van hun behandelplan. Voor elke deelnemer wordt zowel een conventionele als een 3D-bolus gemaakt. Computersimulatie van dosisverdelingen zal gebruikt worden om dosimetrische parameters te vergelijken. Bovendien worden de luchtspleten voor beide bolussen gemeten. Voor elke deelnemer wordt de bolus die resulteert in een meer geoptimaliseerde dosisverdeling gebruikt voor de daadwerkelijke behandeling van de deelnemer. Voor het uitvoeren van het onderzoek moet elke ingeschreven deelnemer een aanvullende CT-scan ondergaan om de behandeling met de 3D-geprinte bolus te simuleren.