Badanie wykorzystujące druk 3D u pacjentów poddawanych radioterapii wiązką zewnętrzną

W radioterapii wysokoenergetyczne wiązki promieniowania leczą guzy, uszkadzając komórki rakowe. Plany leczenia są opracowywane w celu ograniczenia ekspozycji na sąsiednie zdrowe tkanki. Powszechnie stosowane wiązki promieniowania wykazują „efekt oszczędzania skóry”, co oznacza, że ​​dawka promieniowania narasta po wejściu wiązki w skórę, a tym samym maksymalna dawka zostaje osiągnięta na pewnej głębokości pod skórą. W przypadku wielu nowotworów oszczędza to skórze niepotrzebnej ekspozycji, zapewniając jednocześnie, że komórki rakowe pod skórą otrzymają maksymalną dawkę. Jednak w przypadku raków, które leżą na lub tuż pod powierzchnią skóry, pożądane jest, aby maksymalna dawka była obecna na powierzchni skóry. W takich przypadkach bolus (materiał o właściwościach zbliżonych do tkanki) służy do imitacji tkanki i jest umieszczany nad skórą. Narastanie dawki następuje w bolusie, co pozwala na osiągnięcie maksymalnej dawki na powierzchni skóry. Oprócz leczenia powierzchownych guzów, bolusy były ostatnio stosowane w modulowanej radioterapii elektronowej (MERT). W przypadku MERT grubość bolusa jest zróżnicowana, dzięki czemu dawka na określonej głębokości może być zróżnicowana w różnych miejscach w tkance. Dzięki tej technice bolus jest dostosowywany do anatomii pacjenta, dzięki czemu narażenie zdrowej tkanki na promieniowanie jest zminimalizowane.

Bolusy są zwykle wykonane z formowalnych materiałów, takich jak wosk parafinowy lub superflab. Konwencjonalne przygotowanie bolusa ma swoje wady; obecność pacjenta jest wymagana, może to być czasochłonne i zależy od umiejętności wykonawcy. Ponadto stopień dopasowania do skóry pacjenta jest ograniczony iw rezultacie mogą występować znaczne szczeliny powietrzne pomiędzy bolusem a skórą pacjenta. Wykazano, że takie szczeliny powietrzne powodują znaczne zmniejszenie dawki powierzchniowej.

Celem niniejszego badania jest ulepszenie obecnego procesu przygotowania bolusa poprzez tworzenie niestandardowych bolusów za pomocą druku 3D. Dostosowane bolusy można zaprojektować w oprogramowaniu Varian Eclipse, a następnie zaimportować do oprogramowania do modelowania 3D, takiego jak 3D Slicer. Model 3D można następnie przekonwertować do formatu STL (stereolitografia), który może zostać zinterpretowany przez oprogramowanie drukarki 3D. Kilka wstępnych badań wykazało sukces w tworzeniu takich bolusów. Jedno z badań wykazało dobre dopasowanie bez przerw powietrznych (Kim) w bolusie wydrukowanym w 3D. Ponadto w kilku badaniach modelowano rozkłady dawek tkankowych dla wydrukowanych w 3D bolusów i stwierdzono, że wyniki były podobne do tych uzyskanych w przypadku konwencjonalnych bolusów.

Do obecnego badania badacze włączą uczestników, którzy wymagają bolusów w ramach swojego planu leczenia. Dla każdego uczestnika zostanie przygotowany zarówno bolus konwencjonalny, jak i bolus 3D. Do porównania parametrów dozymetrycznych wykorzystana zostanie symulacja komputerowa rozkładów dawek. Dodatkowo zostaną zmierzone szczeliny powietrzne dla obu bolusów. W przypadku każdego uczestnika bolus, który zapewnia bardziej zoptymalizowany rozkład dawki, zostanie wykorzystany do rzeczywistego leczenia uczestnika. Przeprowadzenie badania będzie wymagało od każdego zarejestrowanego uczestnika poddania się dodatkowemu tomografii komputerowej w celu symulacji leczenia bolusem wydrukowanym w 3D.