科學家開發3D打印改良乳腺癌治療放射療法天線

魔猴君  行業資訊   1409天前

北卡羅萊納州立大學的研究人員已經利用3D打印技術開發出了更舒適的輻射接收天線，供癌癥患者在微波熱療過程中佩戴。與主流放射治療設備相比，該團隊靈活的新型接收器體積較小，可以打印到特定于患者的幾何形狀，從而減少了治療過程中的不適感。通過調整天線的填充水平，科學家們還發現他們能夠調節其介電常數，并通過電磁（EM）仿真器針對不同的暴露水平優化其性能。

科學家的3D打印放射治療天線示意圖。圖片來自國際跨學科研究雜志。

微波乳房高溫療法是一種癌癥治療方法，其中，受影響的組織局部暴露于高度聚焦的EM輻射束中，該輻射束通過熱消融損害惡性細胞。盡管該過程是非侵入性的，但目前需要使用笨重的天線，這使本來就不受歡迎的治療對患者而言更加不舒服。過去，人們對可穿戴替代品進行了大量研究，但這些替代品主要限于人工生產的紡織品或笨拙的水冷設備。但是，在過去的幾年中，科學家越來越多地采用3D打印來更快地生產天線，與許多傳統設計相比，這種天線具有更高的靈活性并因此給患者帶來了舒適感。

同樣，北卡羅來納州研究小組在他們先前的研究中發現，他們可以通過提高孔隙率來改善棉質設備的天線增益。現在，研究人員進一步假設，可以進一步操縱接收器的填充物，以使它們不僅舒適，而且具有優化的加熱性能和抗癌功效。

科學家的測試程序圖。圖片來自國際跨學科研究雜志。

制造輻射接收器

考慮到調整天線的介電特性對于優化其性能至關重要，因此科學家著手確定確切的填充水平如何影響它們。為此，該團隊使用Luzbot Taz 6 FDM 3D打印機生產了三種不同的基于TPU的設備，其體積百分比分別為40％，70％和100％。研究人員的天線由安裝在介電基板上的導電貼片組成，具有3 mm厚的TPU頂層，可防止它們直接與患者的皮膚接觸。在使用過程中，該設備的貼片理論上能夠將微波輻射中繼到自然半球形的乳房組織的中心，將癌細胞加熱到39–45°C，并使它們呈惰性。

為了測試新型放射治療設備的功效，北卡羅來納州的科學家將它們連接到實驗室制造的半徑為50mm的“乳房幻像”上，并對其進行了廣泛的EM模擬。有趣的是，研究小組發現，將天線的填充率從100％降低到43.6％，其介電常數從2.36降低到1.59，并且這種關系是可預測的，并且是線性的。

影像顯示了團隊人工“乳房幻影”中模擬的輻射吸收率。圖片來自《國際跨學科研究雜志》

此外，體積為70％和100％的設備均顯示出2.30 GHz的共振，并在5-7mm深的組織中提供了35-60 W / kg的輻射吸收率，遠遠低于建議用于低溫治療的8-83 W / kg 。然而，事實證明，每根天線對15mm以上的組織都無效，并且填充40％的原型還不夠穩定，無法保持其半球形。

結果，研究人員得出結論，他們已經成功地計算出了放射療法接收器的介電常數和固體體積百分比之間的線性關系，但是它們并未部署在體外應用中，如果要在體外應用，它們將是僅限于治療乳房淺表區域。科學家在論文中說：“所用的乳房幻像是同質的，不能精確地模仿人體的實際生物物理表現。” “真正的女性乳房中有無數的成分，所有這些成分都可能影響加熱功效。對于進一步的研究，因此必須考慮更逼真的幻像。”

3D打印的乳腺癌療法

無論是能夠提高組織保留能力的3D打印聚合物導向器，還是患者特定的生物打印植入物，研究人員都在繼續尋找幫助乳腺癌幸存者康復的新方法。例如，韓國Asan醫學中心的臨床醫生已將掃描與3D打印相結合，以創建可定制的手術指南，從而改善了乳房切除術患者的預后。

在其他地方，以色列3D生物打印公司CollPlant至少從2019年開始就對乳房組織再生植入物進行原型制作。該公司相信，未來，其基于膠原蛋白的移植物可以為患者提供更安全的替代方法，以替代更常規的永久性乳房植入方法。

同樣，3D打印支架開發商BellaSeno已與贏創達成協議，將其RESOMER聚合物用作一系列ISO認證的Senella乳房植入物的基礎。最終，該公司旨在通過制造可以被人體安全吸收的植入物來改善乳房重建，隆胸和翻修手術的程序。

來源：https://www.3ddayin.net/3Ddayinfangan/40325.html