医疗和牙科

科学家3D印刷新的和改善乳腺癌治疗放射治疗天线

研究人员北卡罗来纳州立大学已经利用3D打印来开发更舒适的辐射接收天线,用于癌症患者在微波乳房热疗过程中佩戴。

与主流放射治疗设备相比,该团队的新型柔性接收器体积更小,可以打印成患者特定的几何形状,从而减少治疗过程中的不适。通过调整天线的填充水平,科学家们还发现他们能够调整其介电常数,通过电磁模拟器优化其性能以适应不同的暴露水平。

科学家的3D印刷放射治疗天线图。通过国际跨学科研究杂志的形象。
科学家的3D打印放射治疗天线示意图。通过国际跨学科研究杂志的形象。

让放疗更美味

微波乳房热疗是一种癌症治疗类型,其中受影响的组织局部暴露于高度聚焦的EM辐射束,其通过热消融损害恶性细胞。虽然该程序是非侵入性的,但它目前需要使用重型天线,这使得对于患者来说,这使得已经不可占的治疗方法更不舒适。

在过去,已经进行了重大的研究,以可穿戴替代品,但这些主要被限制在手工制作的纺织品或笨重的水冷器件。然而,在过去几年中,科学家们越来越多地采用了3D印刷来更快地生产天线,这夸耀了灵活性,因此患者舒适于许多传统设计。

同样,在他们以前的研究中,北卡罗来纳州队发现他们通过提高孔隙度可以提高棉花设备的天线增益。现在进一步走进一步,研究人员假设可以更好地操纵接收器的填充器,因此它们不仅仅是舒适,而且具有优化的加热性能和癌症斗争效果。

科学家测试程序的图。通过国际跨学科研究杂志的形象。
科学家测试程序的图。通过国际跨学科研究杂志的形象。

捏造辐射接收器

鉴于调整天线的介电性质对于优化其性能至关重要,科学家们设定了建立它们对其填充水平的影响。为了完成这一点,团队使用了Luzbot.TAZ 6 FDM 3D打印机生产三种不同的基于TPU的设备,其特色的40%,70%和100%的变化百分比。

由安装在介电基板上的导电贴片组成,研究人员的天线采用3毫米厚的TPU顶层,以防止它们与患者的皮肤直接接触。在使用过程中,器件的贴片理论上是能够将微波辐射转发到天然半球乳腺组织的中心,加热癌细胞高达39-45℃并使它们惰性。

为了测试他们的新型放射治疗装置的功效,北卡罗来纳州科学家将他们附加到实验室制造的50毫米半径'乳房幻影,并使它们进行了广泛的仿真。有趣的是,该团队发现,将天线的填充百分比从100%降低到43.6%,将其介电常数从2.36降至1.59,并且这种关系是可预测的以及线性。

成像显示球队人工'乳房幻影内的辐射模拟吸收率。通过国际跨学科研究杂志
成像显示球队人工'乳房幻影内的辐射模拟吸收率。'通过国际跨学科研究杂志

另外,70%和100%的体积装置都表现出2.30GHz的共振,并在5-7mm深组织中递送35-60W / kg的辐射吸收率,并且在8-83W / kg内推荐用于体温过低应用.然而,每个天线也证明在比15mm更深的组织上无效,40% - 填充原型不充分稳定以保持其半球形状。

结果,研究人员得出结论,他们已经成功地计算出了他们的放射治疗接收器的介电常数和固体体积百分比之间的线性关系,但他们没有在体外应用,如果他们要在体外应用,他们将仅限于治疗乳房的浅表区域。

科学家们在论文中说:“乳房幻觉是同质的,并没有精确地模仿人体的实际生物物理表现。”“在真实女性的乳房中有无数成分,它们都会影响加热效果。因此,为了进一步研究,考虑一个更现实的幻影是必不可少的。”

3D打印乳腺癌治疗方法

无论是3D印刷的聚合物导轨,都可以增加组织保留,或特异性患者的生物制药植入物,研究人员继续找到帮助乳腺癌幸存者恢复的新方法。临床医生在韩国人Asan Medical Center.例如,已将扫描组合使用3D打印来创建可定制的外科指南,改善乳房切除患者的结果。

其他地方,以色列3d生物文员公司抱怨一直是原型设计乳房组织再生植入物自从2019年以来,公司认为,在将来,其基于胶原蛋白的移植物可以为患者提供更安全的替代方案,以更传统的永久性乳房植入方法。

同样,3D打印支架开发人员Bellaseno.已同意达成协议evonik,使用其重构聚合物作为ISO认证线的基础森菌乳房植入物.最终,该公司的目标是通过制造能够被人体安全吸收的植入物,改进乳房重建、隆胸和翻修手术的程序。

研究人员的调查结果在题为“可穿戴乳房热疗的3D印刷热塑性聚氨酯“这是由Yusuke Mukai,Sixian Li和Minyoung Suh合作的。

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特色图片显示科学家的3D印刷放射疗法天线的图表。通过国际跨学科研究杂志的形象。

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