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3D打印放疗屏蔽膜(bolus)

2020年5月20日

如今,3D打印已经和各种医疗应用深度结合。在放射诊疗领域,3D打印可以为医生打印辅助治疗用具。在美国的奥尔巴尼医学中心,Erogluer医生使用Raise3D打印机制作屏蔽膜,帮助医生精准控制放射剂量,减少对恶性肿瘤周边健康组织的影响。

Raise3D打印机正在打印放射诊疗用具

 

3D打印的放疗射线屏蔽膜 (bolus)  十字线标注是放射靶区

 

放射诊疗,作为癌症肿瘤的主要治疗方法,经常与化疗、手术和免疫药物疗法一起使用。肿瘤学家用放射疗法治疗癌症——它通过高剂量放射来破坏癌细胞,最终消灭肿瘤。

在放射诊疗领域,3D打印机可以为射线射程设定、三维适形放疗(3D CRT)和近距离放射治疗(teletherapy)应用打印设备。

医疗辐射技术的最新突破,比如强放射疗法,有助于降低治疗毒性。但是这些方法往往很复杂,在治疗开始前需要大量的计划和安全检查,而3D打印提供快速和定制化特性,成为提供个性化癌症治疗方案的绝佳工具。

 

3D打印射线屏蔽膜 (bolus)

3D打印在放射诊疗领域的一个重要应用是生产放射治疗期间使用的定制射线屏蔽膜,别称“人体组织补偿膜”(bolus)。屏蔽膜多为乳腺癌患者使用。

传统的屏蔽膜制作方法,多是由凡士林、石蜡等补偿材料制作,由塑料膜封装起来。使用时候,把屏蔽膜放在人体胸腔外。柔软材料制成的屏蔽膜料落在人体皮肤表面。医生用屏蔽膜来调整皮肤表面和皮下组织接收的辐射剂量,屏蔽膜保护患者健康的组织和器官免受辐射。传统的屏蔽膜在使用时候发现,由于屏蔽膜与人体皮肤表面的间隙程度不同,放射剂量难以控制,给治疗带来负面影响,例如对患者造成皮肤损伤、放射性肺炎等。

传统的射线屏蔽膜

医生通过3D打印技术,可以制作出符合患者独特解剖结构的射线屏蔽膜。医生可以从现有的计算机断层扫描(CT)/核磁共振图像中生成设计图,3D打印射线屏蔽膜由热塑性聚氨酯(TPU)或硅树脂等材料制成,快速高效,不会给患者带来不便。而传统的制造屏蔽膜的方法不仅昂贵,而且非常费时费力。

美国奥尔巴尼医学中心

在AMC(美国奥尔巴尼医学中心)的放射诊疗部门,医生的治疗目标是在不影响细胞健康的情况下尽可能有效地切除肿瘤。Raise3D Pro2打印机在这方面发挥了重要作用。临床医生Atilla Erogluer向我们展示了他是如何使用3D打印技术的。

Raise3D采访美国奥尔巴尼医学中心临床医师Atilla Erogluer

Raise3D: 从2019年初开始,你就一直使用 Pro2 打印机,您用它来做什么?

Erogluer: “在我们的部门,我们通过辐射祛除癌症患者体内的肿瘤组织。为了有效的达成“杀伤力“,辐射剂量必须尽可能的高。我们通我过在病人皮肤上放置称为“屏蔽膜”的东西来避免过高的辐射量伤害患者。屏蔽膜是一片精确贴合皮肤的硅胶片,因此最大辐射剂量也只能刚好穿透在皮肤表面以下。借助Pro2 Plus 3D打印机,我们为每个需要填充物的患者3D打印定制模具。然后,我们将硅胶材料倒入模具中,一旦固化,就会形成一层类似人体组织的膜,以此减少放射靶区周边健康组织所受的辐射。”

使用Raise3D Pro2定制可塑3D打印屏蔽膜

Erogluer医生首先使用3D扫描仪扫描患者目标区,生成三维模型,使用三维模型并结合计算机断层扫描(CT)来设计与患者皮肤表面贴合的屏蔽膜。一个定制的,3D打印的屏蔽膜为医生放置在不规则的人体表面,来屏蔽不必要的辐射。与传统屏蔽膜相比,定制的3D打印屏蔽膜能更好地贴合人体表面,防止空隙产生,从而进一步提高目标覆盖率。

“与传统屏蔽膜相比,定制的3D打印屏蔽膜能更好地贴合人体表面,防止空隙产生,从而进一步提高目标覆盖率。”

-Atilla Erogluer

Raise3D: 在使用3D打印之前,您以前是怎么做屏蔽膜的?

Erogluer: “使用之前,我们会为每个病人单独剪下一大片松散的硅胶片。对于乳腺癌患者来说,由于人体表面形态各异,这样做最大的缺点是屏蔽版不完全贴合病人的皮肤,会造成空隙,而且这对于剂量分布来说不是很好,如果剂量不足,很难杀死癌细胞,放置屏蔽膜的过程也很复杂。”

Raise3D:3D打印屏蔽膜还有其他好处吗?

Erogluer: “我们现在也可以在屏蔽膜上画出交叉线或等角点位置。这样,借助激光,我们可以更准确地将放射靶位定位在患者身上。”

                         CT扫描使用3D打印屏蔽膜之后                                            使用3D打印之前

Raise3D: 您为什么选择Raise3D打印机?

Erogluer:“因为它不仅稳定可靠,打印快速,还有很大的打印空间。首先,有些屏蔽膜相当大,我需要很大的打印空间。其次,快速打印对我们来说很重要,因为我们通常在病人开始治疗前两三天才会收集到必要的信息,我们必须在短时间内打印出合适的模具。还有一点就是通过网络远程控制打印机很方便,我可以随时通过RaiseCloud跟踪打印进度。”

使用3D打印前的屏蔽膜

使用3D打印后的屏蔽膜

 

Raise3D: 这是你第一次使用3D打印机吗?

Erogluer: “不,我们已经使用它很久了。除此之外,他们还用它打印各种配件。”

Erogluer医生谈3D打印在放射诊疗应用的未来

Erogluer: “在未来,我们也可以使用3D打印机进行近距离放射治疗(teletherapy),这种治疗方法是医生将几根导管放在病人的组织上,以便将放射源引导在正确的位置。

有了3D打印机,我们可以打印一个模具,在其中插入不同的导管。现在的技术水平还不能实现这样,但是谁知道将来会发生什么。无论如何,我们有足够长远的发展计划,对病人和医院都有好处。”

[近距离放射治疗(teletherapy),近距离放射疗法是将放射性物质植入肿瘤或其周围组织。因为放射源放置在离肿瘤非常之近的地方,放射肿瘤学家可以将大剂量的辐射直接传递给癌细胞。]

“你可以通过网络远程控制Raise3D打印机,并通过网络摄像头跟踪打印进度,这非常方便。”

-Atilla Erogluer

3D打印现已广泛用于医疗目的,包括: 矫正体、术前规划和假肢及培训。3D打印正在成为医学行业的主要工具,医学3D打印为医生们带来了更多可能性,他们每天能够治愈和挽救更多的生命。拨打400-6367-888联系我们,了解Raise3D如何帮助您的医疗项目。