3D-печать устройств для лучевой терапии при помощи SLA технологии

Болюсные устройства, напечатанные с использованием BioMed Clear Resin и BioMed Amber Resin.

Рак является одной из основных причин смерти во всем мире. Со временем медики все чаще обращаются к лучевой терапии как к мощному средству борьбы с раком и спасения жизни пациентов. Однако радиация токсична и опасна при неправильном применении. Для обеспечения целевой дозы облучения пораженных поверхностных слоев кожи используются болюсные материалы, которые помогают медицинским работникам точно контролировать дозировку радиации на раковую ткань, ограничивая при этом нежелательное воздействие радиации на здоровые ткани. 

Поскольку 3D-печать стремительно набирает обороты в больничных учреждениях, стоит задать вопрос, возможно ли напечатать на 3D-принтере безопасный для кожи пациента болюс, который будет также соответствовать его уникальной анатомии. 

Ответ - однозначно да. Напечатанные болюсы не только безопасны и точны - они фактически уже производятся и используются в больницах по всему миру.

Недавно компания Formlabs пригласила Грега Ганьона, специалиста по 3D-печати в Baystate Health, и старшего менеджера по продукции в Adaptiiv Medical Technologies Inc Борко Басарика, чтобы рассмотреть текущее состояние 3D-печати болюсных устройств.

Напечатанные болюсные устройства: проблемы и решения

3D-печать болюса с видимыми каналами. Прозрачность смолы BioMed Amber Resin позволяет повысить точность устройства при превосходном распределении дозы.

Традиционные методы лечения сопряжены с целым рядом проблем для медицинских работников. Это может ухудшить состояние пациента и привести к снижению эффективности лучевой терапии.

Некоторые из проблем, связанных с тем, как сейчас создаются устройства для болюса:

• Процедура подготовки пациента довольно сложная и занимает много времени.
• Невозможность адаптации или коррекции анатомических нарушений.
• Воздушные промежутки между аксессуаром и кожей могут привести к недостаточной дозе.
• Ручное изготовление может быть трудоемким и давать непредсказуемые результаты.
• Болюс необходимо формировать и закреплять на месте при каждом посещении.
• Нехватка квалифицированного персонала, который может создавать аксессуары.
• Материалы, такие как Фрайбургский лоскут, могут быть дорогими.

Традиционные болюсные установки для пациентов могут быть грубыми, их создание может занять несколько дней, и они включают в себя покрытие лица горячим воском и сеткой. Они также требуют постоянных проверок, чтобы убедиться, что излучающие трубки правильно выровнены. Кроме того, традиционный процесс требует наличия высококвалифицированного персонала, обученного работе с болюсными устройствами. Этот момент усугубляется недавней нехваткой кадров в США, что заставляет больницы искать новые методы применения лучевой терапии.

Решением этих проблем является собственное производство болюсных устройств с использованием 3D-печати. "Наша задача - создать аппликатор, идеально подходящий пациенту", - говорит Басарик. Хотя это всегда было целью медицинских работников, до появления собственных 3D-принтеров это было просто невозможно. 

Используя 3D-принтеры для создания болюсных устройств, больницы получают следующие преимущества:

• Устройства для конкретных пациентов и отказ от ручного создания устройств
• Улучшенная точность устройства с превосходным распределением дозы
• Различные настройки траектории
• Более широкий штат сотрудников, способных производить устройства
• Меньше времени требуется на проектирование, изготовление и настройку
• Снижение затрат за счет значительной экономии средств. 

Baystate Health, крупнейшая больничная система в западном Массачусетсе, добилась больших успехов, перейдя на 3D-печать болюсных устройств. Ганьон рассказал нам, что "поскольку наша больница создала общий портал для получения файла пациента, я могу изготовить деталь за 24 часа. Обычно я запрашиваю дополнительное время, но иногда печать занимает всего восемь часов. Я могу из дома отправлять файл на принтер, который находится в офисе, а когда я прихожу на работу - все уже готово".

Простота использования была отмечена, и Ганьон сказал: «Процесс 3D-печати очень прост, мы печатаем болюсное устройство прямо на платформе. Разрешение 3D-печати настолько хорошее, что вам не нужны поддержки внутри каналов».

Хотя этот рабочий процесс можно использовать с FDM 3D-принтерами, но SLA обеспечит более последовательную печать на всем устройстве, никогда не оставляя зазоров и воздушных карманов в печати. Ганьон часто обращается к материалу Clear Resin для изготовления своих устройств. Clear Resin полируется почти до оптической прозрачности, что делает его идеальным для демонстрации внутренних элементов, где необходимо разместить трубки. 

FDM и SLA 3D-печать для брахитерапии

Болюсные устройства могут быть напечатаны с помощью 3D-принтеров FDM или SLA. Так в чем же разница?

• Печать методом наплавления (FDM), также известное как FFF, является наиболее широко используемым типом 3D-печати на потребительском уровне. 3D-принтеры FDM работают путем экструзии термопластичных нитей, таких как ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), PLA (полимолочная кислота), через нагретое сопло, расплавляя материал и нанося пластик слой за слоем, пока модель не напечатается полностью.

• Стереолитографические (SLA) 3D-принтеры используют лазер для отверждения жидкой смолы в затвердевший пластик в процессе, называемом фотополимеризацией. SLA 3D-принтеры и полимеры стали чрезвычайно популярными благодаря их способности производить высокоточные, изотропные и водонепроницаемые прототипы и детали из ряда современных материалов с прекрасными характеристиками и гладкой поверхностью. Составы смол для SLA 3D-печати обладают широким спектром оптических, механических и термических свойств, соответствующих свойствам стандартных, инженерных и промышленных термопластов.

Узнайте больше: тематическое исследование по брахитерапии 

Вы можете получить доступ к полному видео с участием Грега Ганьона, специалиста по 3D-печати в Baystate Health, и старшего менеджера по продукции Adaptiiv Medical Technologies Inc Борко Басарика по ссылке ниже (часть архива мероприятия User Summit 2022). Здесь вы можете увидеть полный пример из практики, выполненный на 80-летнем пациенте-мужчине с двусторонним BCC голени. Ганьон также дает советы сотрудникам больниц, желающим обосновать инвестиции в 3D-печать, и рассказывает о своем рабочем процессе создания болюсных устройств.

Cмотреть