Jak pomaga druk 3D w radioterapii? Opublikowano 28 marca 2017

Specjaliści z Zakładu Fizyki Medycznej Zachodniopomorskiego Centrum Onkologii w Szczecinie opracowali metodę wykorzystania druku 3D w procesie planowania i przeprowadzania leczenia pacjentów ze zmianami nowotworowymi na skórze lub płytko pod jej powierzchnią. W leczeniu przy użyciu radioterapii wykorzystywane są tzw. bolusy. Są to przygotowywane indywidualnie dla każdego chorego materiały umieszczane bezpośrednio na skórze w trakcie seansu terapeutycznego. Kompensują one tkankę miękką a ich głównym zadaniem jest pochłanianie i rozpraszanie promieniowania jonizującego, co zapewnia większą jednorodność dawki promieniowania wokół zmiany nowotworowej. W zależności od zastosowanej metody bolusy pozwalają na lepsze osiągnięcie zamierzonego rozkładu dawki w obszarze guza, poprzez przeniesienie efektu narastania dawki na materiał bolusa (metoda z użyciem fotonów) lub na zmniejszenie niejednorodności dawki promieniowania oraz lepszą ochronę zdrowych tkanek (metoda z użyciem elektronów). Do tej pory bolusy przygotowywano z parafinowych plastrów układanych bezpośrednio na skórze pacjenta lub odlewie. Proces ten jest jednak mocno angażujący zarówno dla fizyków jak i pacjentów, a przygotowywane w ten sposób bolusy nie zawsze zapewniają odtworzenie przygotowanego w systemie planowania leczenia rozkładu dawki, właściwą jednorodność materiału oraz dobre przyleganie do ciała chorego. Pomysłodawcą tej metody jest Magdalena Łukowiak, którą wspiera zespół fizyków: Marek Boehlke oraz Marzena Więcko.

 

Druk 3D – Zortax

 

Poprzez wykorzystanie drukarki 3D możemy precyzyjnie odtworzyć zaprojektowany kształt bolusa, co zwiększa dokładność dostarczenia dawki terapeutycznej w obszar zmieniony nowotworowo, zgodnie z przygotowanym planem leczenia a tym samym zwiększa jakość realizowanego leczenia. – mówi fizyk medyczny Magdalena Łukowiak. W radioterapii dążymy do zabicia komórek nowotworowych przy jednoczesnej ochronie tkanek zdrowych. Poprzez bolus możemy modelować rozkład dawki dzięki czemu chronimy tkanki zdrowe, położone poniżej objętości guza. – dodaje Magdalena Łukowiak.

 

Jak oceniają specjaliści z Zachodniopomorskiego Centrum Onkologii, w zależności od sytuacji klinicznej, użycie bolusa może zmniejszać ryzyko napromieniania zdrowych tkanek do ok. 30% – efekt obserwowany głównie w przypadku płuc. Ze wstępnych badań wynika również, że zastosowanie bolusa z drukarki 3D znacznie podnosi jakość leczenia. Bolusy wykonane na drukarkach 3D odpowiadają tym zaprojektowanym na etapie planowania leczenia od 83 do 100%, a sam rozkład dawki promieniowania z użyciem tak zaprojektowanego materiału nie różni się od planu o więcej niż 2%. Tak dobre wyniki nie są możliwe w przypadku manualnego przygotowywania bolusów tradycyjną metodą. Zakład Fizyki Medycznej z powodzeniem stosuję swoją metodę od początku 2015 r. i jak dotąd jest jedyną taką placówką w Polsce. Fizycy medyczni ze Szczecina podkreślają jednak, że są gotowi na współpracę z innymi tego rodzaju placówkami w kraju.

 

Kształt bolusa projektowany jest na bazie tomografii komputerowej pacjenta w systemach do planowania leczenia, w których obliczany jest rozkład dawki promieniowania jonizującego wokół zmian nowotworowych. Każda struktura na tomografii, w tym kształt bolusa możliwy jest do odtworzenia w przestrzeni trójwymiarowej. Wymaga to jednak zastosowania specjalnego oprogramowania, które przekłada informacje zapisane

w formacie DICOM na zrozumiały dla drukarek 3D, popularny format STL. Na potrzeby tej nowatorskiej metody opracował je fizyk medyczny Marek Boehlke z Zakładu Fizyki Medycznej ZCO w Szczecinie. Tomografia komputerowa wykonywana jest zawsze na etapie planowania leczenia, a drukowanie bolusów na jej podstawie jest mniej angażujące zarówno dla fizyków jak i pacjentów.

 

O Zachodniopomorskim Centrum Onkologii:

 

Zachodniopomorskie Centrum Onkologii jest wiodącym ośrodkiem w regionie województwa zachodniopomorskiego w zakresie kompleksowej diagnostyki i leczenia chorób nowotworowych z wykorzystaniem wysokospecjalistycznych procedur diagnozowania i leczenia w oparciu

o chirurgię onkologiczną, chemioterapię i radioterapię, z doświadczoną, rozwijającą się kadrą medyczną, a wszystko to w bardzo przyjaznym środowisku i warunkach bytowych sprawowanej opieki.  Leczenie nowotworów w ZCO polega na multidyscyplinarnym podejściu do rozpoznanego przypadku nowotworu, z udziałem specjalistów każdej z dziedzin. Jednym z głównych założeń holistycznego podejścia do konkretnego pacjenta jest proces personalizacji leczenia, który przekłada się na jakość, a więc uzyskiwane efekty leczenia. We wspomniany proces personalizacji leczenia wpisuje się użycie bolusów wykonanych w technologii druku 3D, które podnoszą jakość i skuteczność realizowanej radioterapii.  ZCO w roku 2016 docenione zostało przez Kapitułę 10 edycji Konkursu Liderów Ochrony Zdrowia, organizowanego przez czasopismo Ogólnopolski System Ochrony Zdrowia, w kategorii Innowacyjne Pomysły, za wprowadzenie nowatorskiej, kompletnie opracowanej i po raz pierwszy w Polsce pozytywnie zaopiniowanej przez Komisję Bioetyczną,  technologii wytwarzania modyfikatorów wiązki (bolusów) w oparciu o wydruk 3D wraz z autorskim oprogramowaniem pozwalającym na uzyskanie wysokiej zgodności zaplanowanego rozkładu dawki z rozkładem dawki dostarczonym do napromienianego Pacjenta.Kolejnym przykładem multidyscyplinarnego podejścia realizowanego przez ZCO jest pierwszy

w Polsce certyfikowany przez Międzynarodowe Towarzystwo Senologiczne SIS – Breast Cancer Unit tj. Zespół ds. Diagnostyki i Leczenia Raka Piersi czy pierwsza w Polsce – Szkoła dla Pacjentów Onkologicznych i Ich Rodzin. Zachodniopomorskie Centrum Onkologii – to przede wszystkim kompleksowość opieki i najwyższa jej jakość.