临床医生针对癌症患者的3D打印自定义放射屏蔽罩
时间:2021-05-11 08:35 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 点击:次
| 中国3D打印网5月11日讯，达纳-法伯癌症研究所，布里格姆妇女医院，麻省总医院和麻省理工学院的临床医生开发了一种新颖的3D打印屏蔽罩，可在放射治疗期间保护癌症患者的健康组织。通过使用患者的CT扫描和高原子序数的材料，该团队已经能够3D打印定制的设备，以防止由γ和X射线引起的胃肠道或口腔组织毒性。如果用于治疗头，颈或前列腺癌患者，科学家们相信他们的屏蔽可以分别将口腔和胃部的辐射减少多达30％和15％，而不会降低对肿瘤的剂量。 “当我们用放射线治疗患者时，这是一个很好的平衡。我们希望以最大的剂量来使肿瘤缩小而不对健康组织造成损害，” MGH布里格姆和达纳-法伯癌症研究所的放射肿瘤学资深住院医师James Byrne说。 “我们通过该项目的目标是找到一种创新的解决方案，为患者提供个性化的保护。这种个性化的方法可能适用于各种癌症，并具有降低我们患者辐射伤害和毒性负担的潜力。” 治疗辐射毒性 据统计，所有癌症患者中有一半以上将接受某种形式的放射疗法，但是尽管这种疗法可以有效杀死肿瘤细胞，但也会对其他健康组织产生毒性。仅在美国，每年就有超过200,000名患者遭受辐射诱发的口腔粘膜炎，食道炎和直肠炎，有时发作的次数足以使他们完全停止治疗。 当前，医生倾向于使用物理垫片来预防粘膜炎，但是这些垫片通常只能提供有限的保护，甚至可能导致其他副作用。为了减少放射疗法的发病率而不限制其疗效，研究小组因此确定了对患者特定的屏蔽的需求，以使治疗更加可口，从而提高患者的依从性并最终提高他们的生存机会。研究共同作者乔瓦尼·特拉弗索说：“要求肠胃病学专家咨询一个案例，以支持正在食道，小肠或胃肠道其他任何地方出现放射副作用的患者。几年前，我和詹姆斯开始集思广益，如果我们能开发出一种能够保护辐射场中大部分正常组织的防护罩，那该怎么办？”  研究人员的3D打印屏蔽被发现可将动物测试对象内的辐射暴露降低多达30％。图片来自乔瓦尼·特拉沃索（Giovanni Traverso）。 防辐射3D打印 鉴于辐射诱导的毒性通常在口腔癌，肺癌和前列腺癌患者中最高，因此临床研究人员选择开发专门设计用于保护这些区域组织的屏蔽。但是，在他们开始着手3D打印其辐射防护设备之前，科学家们需要为任务确定最佳的'高Z材料基地。最初的测试涉及将各种合金和塑料暴露于6 MV光子辐射中，结果表明元素材料提供了最高的衰减，从而导致该团队研发出含铅和铋的树脂。配制好原料后，科学家们利用诊断“ DICOM” CT扫描创建了多只不同实验大鼠的口腔，肠和直肠的精确3D模型。 有趣的是，生成的模型揭示了测试患者解剖结构的巨大差异，并使科学家们可以个性化每种设备，使其能够舒适地插入并优化其辐射防护。然后使用Formlabs Form 2 3D打印机制造屏蔽本身，然后将其口服插入七个样本中，以保护通常有放射毒性风险的50％的组织。  研究人员的四步辐射屏蔽生产过程。图片来自《先进科学》杂志。 虽然有七只未屏蔽的大鼠发展出辐射诱发的舌溃疡，但七只受保护的测试对象完全没有副作用。在随后的实验中，将一组类似的口腔内，食道和直肠装置插入猪标本中，以减少肠道辐射达15％，口腔颊粘膜内毒性降低30％，而不会影响肿瘤剂量。
与传统的水凝胶垫片相比，临床医生还得出结论，他们的设备成本降低了40％左右，同时具有相同水平的功效。结果，研究小组得出结论，尽管在屏蔽物进入人体试验之前需要进行进一步评估，但其概念仍有望在将来最终应用，以减少各种不同癌症患者的放射疗法副作用。 |