医疗和牙科

临床医生3D打印定制癌症患者的汽油辐射屏蔽

临床医生达纳 - 前癌症研究所布里格姆和女子医院马萨诸塞州综合医院, 和麻省理工学院开发了一种新型的3D印刷屏蔽,可在放射治疗期间保护癌症患者的健康组织。

使用患者CT扫描和高原子数材料,该团队能够3D打印定制的设备,可防止伽马和X射线诱导的胃肠或口腔组织中的辐射毒性。如果用来治疗头部,颈部或前列腺癌患者,科学家认为他们的屏蔽可以帮助将口腔和胃的辐射分别减少30%和15%,而不会使肿瘤的用量降低。

“当我们治疗辐射患者时,它是一种精细平衡。我们想管最多剂量的剂量,我们可以在不对健康组织造成伤害的情况下缩小肿瘤,“在Brigham,MGH和Dana-Farber癌症研究所的高级常驻医生James Byrne表示。“我们通过这个项目的目标是找到一种创新的解决方案,可以为患者提供个性化保护。”

“这种个性化方法可以适用于各种癌症,并占据患者对辐射损伤和毒性负担的潜力。”

治疗辐射毒性

统计上,超过一半的癌症患者将经历某种形式的放射治疗,但是在治疗有效杀死肿瘤细胞时,它也会对其他健康组织引起毒性。在美国单独,超过200,000名患者每年患有辐射诱导的口腔粘膜炎,食管炎和预科炎,有时候足够严重,使他们完全停止治疗。

目前,医生倾向于使用物理垫片试图防止粘液炎,但这些经常提供有限的保护,甚至可以导致额外的副作用。为了减少放射治疗的发病率而不限制其效力,因此该团队已经确定了对患者特异性屏蔽的需要,使治疗更加卑鄙,从而改善患者粘附,最终他们存活的机会。

“胃肠科学家被要求咨询案件并不罕见,以支持患者正在经历辐射在食道,小肠或胃肠道的其他任何地方的副作用的患者,”研究共同作者Giovanni Traverso。“几年前,詹姆斯和我开始头脑风暴 - 如果我们能够开发一个可以帮助保护辐射场中的大部分正常组织的屏蔽怎么办?”

研究人员3D印刷屏蔽的图。
研究人员的3D印刷屏蔽被发现将动物测试受试者内的辐射暴露减少至多30%。图像通过giovanni traverso。

辐射防护剂3D印刷

鉴于辐射诱导的毒性通常在口腔,肺和前列腺癌患者中往往是最高的,临床研究人员选择开发屏蔽,专门设计用于保护这些区域中的组织。但是,在他们可以设置约3D打印其放射防护装置之前,所需的科学家需要识别任务的最佳'高Z材料基础。

初始测试,涉及将各种合金和塑料暴露于6mV的光子辐射,揭示了元素材料提供了最高的衰减,导致团队开发铅和铋加载的树脂。一旦他们制定了他们的原料,科学家们使用诊断'DICOM'CT扫描,以创建多个不同实验室大鼠的口腔,肠和直肠的准确3D模型。

有趣的是,由此产生的模型揭示了测试患者的解剖中的剧烈差异,并允许科学家个性化每个设备,使其舒适的插入,以及优化其辐射保护。然后使用a制造屏蔽本身Formlabs.形成2个3D打印机,并口服插入七个标本,目的是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。
研究人员的四步辐射屏蔽生产过程。通过高级科学杂志。

虽然七只无屏蔽大鼠发育辐射诱导的舌溃疡,但七个受保护的受试者根本没有副作用。在后来的实验期间,将类似的口腔口腔食管和直肠装置插入猪样本中,该试剂用于将肠道辐射降低至15%,口腔口腔粘膜内的毒性30%,而不会影响肿瘤剂量。

与传统的水凝胶间隔件相比,临床医生还制定了它们的设备在提供相同水平的疗效较小时的成本较少约40%。因此,该团队得出结论,虽然在屏蔽进入人类试验之前需要进一步评估,但他们的概念还可以看到未来的最终用途,作为降低各种不同癌症患者的放射疗法副作用的手段。

“个性化3D印刷的辐射防护装置可能具有减少临床环境中的辐射毒性的潜力,”研究人员在纸上结束。“这种个性化方法可以适用于响应放射治疗的各种癌症,包括头部和颈部,肺,前列腺,肛门,皮肤和妇科癌症,肉瘤和淋巴瘤。”

3D印刷癌症宽松设备

通过结合3D打印和扫描技术,现在可以比以往任何时候都更容易生产患者特定的设备,以缓解正在进行癌症治疗的人的痛苦。科学家们浦项科技大学(Postech)已经开发出来3D印刷食管支架,这旨在缓解放疗患者的吞咽症。

未来,Postech团队认为,他们的设备可以用细胞装载,以治疗组织特异性炎症或用于解决日常伤害,如削减或烧伤。与此相类似,Adaptiv Medical Technologies'软件通常部署到3D打印肿瘤设备,能够调节辐射剂量以考虑缺失的患者组织。

在其他地方,科学家也使用添加剂制造汉阳大学创造高效伽玛辐射探测器。在测试期间,团队的新颖设备已经向商业闪烁体展示了类似的衰减时间和内在的检测效率,在需要快速检测的区域中借鉴IT潜在的应用。

研究人员的调查结果在题为“用于胃肠粘膜保护的个性化辐射衰减材料。“

该研究由James D. Byrne,Cameron C. Young,Jacqueline N. Cu,Jennifer Pursley,Mu Xian Chen,Adam J.Ventworth,Anrie Feng,Ameya R. Kirtane,Kyla A. Remillard,Cindy I.汉克州汉克斯·布哈瓦特,尼科尔·马丘拉多,蒂芙尼华,暹罗·塔康,欢乐柯林斯,柯林岛,Keiko Ishida,Alison Hayward,Sarah L. Becker,Samantha K. Edgington,Jonathan D. Schoenfeld,威廉R.·杰克,下巴赫尔和戈兰·德拉弗罗。

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特色图片显示了研究人员的3D印刷屏蔽的图。图像通过giovanni traverso。

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