University of Colombia setzt 3D-Druck zur Verringerung von Schäden durch Strahlentherapie ein

Die Strahlentherapie ist ein Verfahren, dem sich manche Menschen unterziehen, um krebsbedingte Symptome zu heilen oder zu lindern. In der Vergangenheit wurden bei der Strahlentherapie Teile des Körpers erheblich geschädigt, indem die Strahlenbelastung auf das Zielgebiet des Krebses konzentriert wurde. Heute gibt es ein gewebeähnliches Material, den so genannten Bolus. Er wird verwendet wird, um die Tiefe der maximalen Strahlendosis zu verringern. Dies ist ein flexibles Material, welches sich den Krümmungen des Körpers anpassen soll. In der Strahlentherapie werden je nach Lage des Tumors, der Bestrahlungstiefe oder den Eigenschaften des Patienten verschiedene Bolustypen verwendet. Beispiele für verwendete Materialien sind Kunststoff oder Silikon. Eine neue Entwicklung der National University of Colombia hat jedoch einen Bolus aus 3D-gedrucktem Material vorgestellt, welcher möglicherweise effektiver ist.

Die gängigsten Boli bestehen aus Kerosin, einem Erdölderivat, erklärt die National University of Colombia (UNAL). Sie weisen auch darauf hin, dass sich diese aus Erdöl gewonnenen Materialien nicht gut an den Körper des Patienten anpassen und Lufteinschlüsse bilden. Dies beeinträchtigt die Dosimetrie, das heißt die Strahlendosis, die vom Gewebe des Patienten während der Behandlung aufgenommen wird. Obwohl Formlabs und Frontiers in Oncology in den letzten Jahren mit dem 3D-Bolusdruck experimentiert haben, konnten sie bisher keine optimalen Ergebnisse erzielen. Karen Marcela Carrillo Chacón, die einen Master-Abschluss in Medizinischer Physik von der UNAL hat, ist es jedoch gelungen, den 3D-Bolusdruck zu optimieren – mit überraschenden Ergebnissen.

3D-gedruckte Boli für Strahlentherapiebehandlungen

Testen des 3D-gedruckten Bolus: Funktion und Material

Der 3D-Bolusdruck hat es möglich gemacht, maßgeschneiderte Materialien für verschiedene Patienten herzustellen. Diese Materialien passen sich dem Körper des Patienten so an, dass die Verteilung der Strahlung verbessert und die Schädigung der Organe und des Gewebes in der Umgebung des Tumors verringert wird. Carrillo Chacón arbeitete an dieser Technologie in Zusammenarbeit mit dem Nationalen Krebsinstitut von Kolumbien (INC). Die erzielten Ergebnisse waren dank der verwendeten Materialien, in diesem Fall ABS und PLA, sehr vielversprechend. Die National University of Colombia erklärt, dass „Hunderte von Platten“ gedruckt und in einem Linearbeschleuniger getestet wurden, dem Gerät, das für die Bestrahlung der Krebszellen des Patienten zuständig ist.

Carrillo Chacón führte 3D-Druckversuche durch, bei denen sie unterschiedliche Mengen an Material in jeder Platte verwendete. Dabei stellte sie fest, dass je mehr Material verwendet wurde, desto weniger Lufträume in der Haut zurückblieben. Diese Materialien wurden einer Reihe von strengen Strahlentherapie-Tests unterzogen. Zunächst wurden sie mit Photonen bestrahlt, die zur Behandlung komplexer Tumore eingesetzt werden. Der nächste Test bestand aus Elektronen, die zur Zerstörung oberflächlicher Krebszellen eingesetzt werden. Und schließlich die Brachytherapie, bei der das radioaktive Isotop Iridium-192 verwendet wird. Nach den Tests erläuterte Carrillo Chacón die Ergebnisse: „Der Prozentsatz der Abdrücke, bei denen die Filme einem handelsüblichen Bolus bei Strahlentherapien ähnlicher sind, sollte bei der Photonentechnik mit ABS-Material 60% und bei PLA 40% betragen. Bei der Elektronentechnik hingegen erhöht sich der Prozentsatz auf 80% für beide Materialien, und für die Brachytherapie werden 60% empfohlen.“

Das Tunja-Krankenhaus in Boyacá stellte Carrillo Chacón seine 3D-Drucker zur Verfügung, um ihr Projekt zu entwickeln, obwohl es in Kolumbien nur zwei Krankenhäuser mit 3D-Druckern gibt. Carrillo Chacón weist darauf hin, dass die 3D-Drucktechnologie große Vorteile mit sich bringt. Dazu zählt beispielsweise die Fähigkeit der Technologie, sich an die individuellen Bedürfnisse jedes Patienten anzupassen, selbst in komplizierten Bereichen, in denen normalerweise eine Strahlentherapie durchgeführt wird, wie zum Beispiel der Brust oder dem Gesicht.

Bilder eines 3D-gedruckten Bolus, der die Strahlung während der Bestrahlungstests trägt und hält

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*Bildnachweise: Karen Carrillo