Bolusy z drukarek 3D: nowa jakość radioterapii

3

Leczenie nowotworów z użyciem radioterapii to wbrew pozorom bardzo złożony temat. Planowanie leczenia, oprócz uwzględnienia miejsca i rodzaju nowotworu, obejmuje też dobór rodzaju radioterapii i dawki promieniowania. Oczywiście celem jest przeprowadzenie skutecznego leczenia  w taki sposób, by maksymalnie oszczędzić otaczające zdrowe tkanki. Wykorzystanie druku 3D w radioterapii może znacząco wpłynąć zarówno na jej efektywność, jak i na zmniejszenie powikłań poradiacyjnych.

Poza nadrzędnym celem, jakim jest wyeliminowanie komórek nowotworowych, radioterapeuci dążą do jak najmniejszego uszkodzenia zdrowych tkanek. W zależności od lokalizacji, zarówno jedno jak i drugie może być niesamowicie trudne. Jednocześnie sama radioterapia może spełniać różne cele, od poprawy jakości życia w leczeniu paliatywnym, po leczenie choroby nowotworowej samodzielnie bądź w skojarzeniu z chemioterapią czy operacjami chirurgicznymi. Stąd też mnogość rodzajów radioterapii z różnymi modyfikacjami – w zależności od celu, umiejscowienia guza i stanu klinicznego pacjenta.

Jednym z elementów koniecznych do wykonania tzw. teleradioterapii, czyli radioterapii wykonywanej z zewnątrz (w przeciwieństwie do brachyterapii, w której źródło promieniowania umieszcza się w bezpośrednim sąsiedztwie guza), jest bolus. Bolus to materiał o właściwościach podobnych do tkanek miękkich, który zwiększa dawkę powierzchniową lub kompensuje brak tkanki, spowodowany uwarunkowaniami anatomicznymi lub wcześniejszą operacją.

W pierwszym przypadku, mamy do czynienia z narastaniem dawki wraz z odległością od powierzchni skóry, a bolus ma ten efekt wyeliminować – powodując zmaksymalizowanie dawki radioterapii elektronowej już w warstwach powierzchownych. Pozwala na manipulowanie dawkami na różnych głębokościach, dzięki czemu chronione są struktury pod obszarem napromieniania, na przykład podczas naświetlania piersi promieniowanie nie dociera do tkanki płucnej. W drugiej sytuacji chodzi o wyrównanie dawki przy zastosowaniu radioterapii fotonowej na nierównych powierzchniach, takich jak głowa i szyja, kończyny, czy okolica klatki piersiowej po mastektomii. Do obu wskazań używane są różne materiały – od wosków, przez żele, po termoplasty również takie, z których można drukować w 3D.

Niesamowicie ważną cechą bolusa jest dopasowanie jego kształtu do napromienianej tkanki. Jakakolwiek przerwa między bolusem a tkanką powoduje zmianę dawki promieniowania, jaka dociera do leczonych okolic. Metody obejmujące wykonywanie bolusów z parafiny, niektórych termoplastów, czy żeli są pod tym względem niedostatecznie dokładne. Materiały te bowiem są podczas formowania na tyle sztywne, by uniemożliwić idealne dopasowanie do anatomii leczonej części ciała i wystarczająco dobry rozkład dawki. Jak łatwo przewidzieć, druk 3D sprawdza się tutaj wzorowo. Na podstawie badań obrazowych, w szczególności TK, można stworzyć model bolusa idealnie pasujący do leczonych tkanek.

Dodatkowo druk 3D znalazł zastosowanie również w brachyterapii – w produkcji aplikatorów Freiburg. Za ich pośrednictwem źródła promieniowania dostarczane są bezpośrednio w pobliże tkanek nowotworowych takich jak raki skóry. Tutaj również ogromne znaczenie mają ewentualne nierówności do których aplikator musi być dostosowany.  Ponadto, drukowany w 3D aplikator może mieć dopasowany do danego przypadku klinicznego kształt – zamiast tradycyjnego owalnego, czy kwadratowego.

Oprócz tego, druk 3D jest niemalże niezastąpiony w wytwarzaniu masek, które mają za zadanie utrzymać daną część ciała w określonej, niezmienionej pozycji przez wszystkie cykle leczenia. Dotyczy to głowy, kończyn, ale też i piersi. Gdyby te części ciała różniły się swoim położeniem choćby o milimetry względem pozycji wyjściowej, dla której planowane było leczenie, doszłoby do niepotrzebnego uszkodzenia zdrowych tkanek, przy jednoczesnym niecałkowitym wyeliminowaniu guza.

Wszystkie te zastosowania znajdują się w centrum zainteresowania startupu 3D Bolus. Powstał on u boku Uniwersytetu Dalhousie. Oprócz zwiększonej skuteczności leczenia, firma zwraca również uwagę na obniżenie kosztów i czasu leczenia. Technologia jest testowana w szpitalach w Irlandii i Izraelu, badania są prowadzone w Chicago, San Francisco i Halifax. Produkty od 3D Bolus wciąż czekają na zaakceptowanie przez FDA zanim będą mogły być wprowadzone do regularnej sprzedaży. Druk 3D pozwala na personalizację o nieosiągalnej do tej pory jakości, jeśli chodzi o zastosowania onkologiczne.

Źródło: www.dal.ca  via 3dprint.com

Udostępnij.

O autorze

Studentka kierunku lekarskiego. Od kilku lat pośrednio związana z branżą FDM. Wbrew pozorom, pisze nie tylko o druku 3D w medycynie.

  • niby spoko, ale obawiam się, że to tylko nauka, dla nauki. Niestety z doświadczenia wiem, że przynajmniej Polscy lekarze sceptycznie podchodzą do nowych rozwiązań, a szczególnie druku 3d… poza tym testy itd… no cóż, ale może za jakiś czas się uda ich przekonać =D. Zastosowanie fajne, ale wg mnie za drogie + do tej pory umieliśmy sobie poradzić bez druku 3d. Nie widzę tutaj optymalizacji. Przynajmniej na razie ~Vinci

    • Klaudia Misztal

      A się nie zgodzę. Z drukarek 3D do produkcji bolusów korzysta się i w Polsce. Pierwszy był zdaje się Szczecin, używający M200. Artykuł służył raczej zaprezentowaniu start-upu, który ma szansę się zajmować tym szerzej,a nie ogólnej analizie wykorzystania druku 3D do zastosowań radioterapeutycznych w Polsce 🙂 Faktyczne wykorzystanie drukarek w szpitalach w naszym kraju to materiał na osobny, rozległy artykuł.

      • ‚Pierwszy był zdaje się…’ tzn., że już tego nie stosują? Jeśli się korzysta powszechnie to super. Jeśli się zrobiło koło tego szum i już się nie korzysta to… standardowa zagrywka :D. Powodzenia dla startupu. Trudny rynek ;/
        pozdr. ~vinci