Drukarki 3D pomagają w radioterapii w Szczecinie

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.- 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. 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 - powiedziała fizyk medyczny 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 proc. - 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 proc., a sam rozkład dawki promieniowania z użyciem tak zaprojektowanego materiału nie różni się od planu o więcej niż 2 proc. 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.