Aktualności
Badania
25 Lipca
Źródło: Politechnika Opolska
Opublikowano: 2023-07-25

Fantom miednicy pomoże w radioterapii?

Fantom wykonany w technice druku 3D przez naukowca z Politechniki Opolskiej pozwolił zasymulować ciało pacjenta w szeregu badań i analiz mających na celu zaproponowanie alternatywnej adaptacyjnej procedury radioterapii odcinka miednicy człowieka.

Autorem nowatorskiego rozwiązania jest dr inż. Mariusz Sobol, zastępca kierownika Katedry Informatyki Wydziału Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Politechniki Opolskiej. Opracowany przez niego fantom miednicy człowieka powstał w technologii druku 3D. Sam proces wydruku zajął około 166 godzin, czyli tydzień pracy drukarki. Najwięcej czasu zajęło wydrukowanie modeli kości – 108 godzin. Z kolei model powłoki skórnej drukował się 58 godzin.

Technologia druku 3D wykorzystywana w zastosowaniach medycznych daje dużą swobodę projektowania i zastosowania wykonanych modeli. Technologia wytwarzania przyrostowego z wykorzystaniem skanów tomografii komputerowej czy rezonansu magnetycznego oraz szeroka gama dostępnych materiałów wykorzystywanych przy drukowaniu, pozwalają na wykonanie modeli 3D dostosowanych do konkretnego pacjenta. Umożliwia to zaoferowanie zindywidualizowanych zabiegów, takich jak chociażby wykonanie rekonstrukcji biomechanicznej czy umożliwienie szybkiego wdrożenia innowacyjnych metod terapeutycznych – przekonuje dr inż. Mariusz Sobol.

Jak dodaje, dużym wyzwaniem było precyzyjne połączenie elementów w jedną całość. Pracochłonne było także wygładzenie i wyczyszczenie z błędów siatki reprezentującej powierzchnię modeli 3D, tak aby miała ona prawidłową konstrukcję w sensie eulerowskim.

Efektem opracowanego fantomu jest praca doktorska Agnieszki Bartnikowskiej, obroniona w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Opolskiego.

Radioterapia ma na celu dostarczenie wysokiej dawki terapeutycznej do objętości guza nowotworowego przy jednoczesnym zminimalizowaniu ekspozycji na otaczającą zdrową tkankę. Plan leczenia jest zazwyczaj opracowywany na podstawie pojedynczego badania tomografii komputerowej wykonanego na tydzień lub kilka tygodni przed leczeniem. Pomiędzy planowaniem radioterapii a jej rozpoczęciem, jak również w trakcie jej trwania, często dochodzi jednak do zmian anatomicznych. Tradycyjne podejście do uwzględniania zmian anatomicznych polega na zastosowaniu marginesu bezpieczeństwa wokół objętości guza, aby zapewnić jego prawidłowe pokrycie dawką terapeutyczną. Obecne badania i praktyka pokazują, iż ruch narządów w odcinku miednicy zmienia się w sposób istotny oraz indywidualny dla pacjenta, dlatego też wdrożenie adaptacyjnych procedur radioterapii może poprawić efekty końcowe całego leczenia – tłumaczy dr Agnieszka Bartnikowska.

Autorka pracy wskazuje, że najnowocześniejszym w tej chwili urządzeniem umożliwiającym realizację adaptacyjnej procedury radioterapii jest aparat Unity firmy Elekta, łączący rezonans magnetyczny oraz akcelerator liniowy. Jednak ze względu na wysoki koszt (około 10 mln euro) nie jest on dostępne dla każdego ośrodka w Polsce czy nawet w Europie.

Dlatego postanowiłam zastanowić się nad możliwością wykorzystania tradycyjnej linii terapeutycznej oraz nowoczesnej aparatury dozymetrycznej dostępnej praktycznie w każdym zakładzie radioterapii celem zaproponowania alternatywnej procedury radioterapii adaptacyjnej – tłumaczy dr Bartnikowska.

Naukowcy podkreślają, że przyszłość druku 3D w medycynie ma duży potencjał. Z roku na rok nieustannie rozwijane są technologie druku oraz materiały, które mogą być zastosowane przy odbudowie organizmu człowieka. Najpopularniejsze obszary wykorzystania druku 3D w medycynie to: wytwarzanie modeli anatomicznych pozwalających na skuteczniejsze zaplanowanie zabiegów operacyjnych, wytwarzanie dostosowanych do danego pacjenta części ciała (m.in. protezy kończyn, ale także oka czy ucha) oraz drukowanie implantów, protez i koronek wykorzystywanych w stomatologii i chirurgii szczękowo-twarzowej.

Warto także wspomnieć o jednej z najnowszych technologii druku 3D, jaką jest biodruk. Wykorzystuje się w nim materiały zawierające żywe komórki, tzw. biotusze, i za ich pomocą drukuje się złożone, trójwymiarowe struktury. Technologia ta zmierza do tego, aby drukowane biostruktury mogły przejmować funkcjonalności żywych organów. W 2019 roku naukowcy po raz pierwszy wydrukowali biostrukturę w pełni funkcjonalnego modelu pęcherzyka płucnego – informuje dr inż. Mariusz Sobol.

Anna Kułynycz, źródło: PO

 

Dyskusja (0 komentarzy)