Fantom wykonany w technice druku 3D przez dra inż. Mariusza Sobola pozwolił zasymulować ciało pacjenta w szeregu badań i analiz mających na celu zaproponowanie alternatywnej adaptacyjnej procedury radioterapii odcinka miednicy człowieka.

– 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, daje możliwość wykonania modeli 3D dostosowanych do konkretnego pacjenta. Umożliwia to zaoferowanie zindywidualizowanych zabiegów, takich jak chociażby wykonanie rekonstrukcji biomechanicznej, czy umożliwienie szybkiego wdrożenie innowacyjnych metod terapeutycznych – mówi dr inż. Mariusz Sobol, zastępca kierownika Katedry Informatyki Wydziału Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki Politechniki Opolskiej, który w technologii druku 3D opracował fantom miednicy. Sam proces wydruku fantomu na drukarce 3D zajął około 166 godzin, czyli tydzień pracy drukarki (w tym modele kości 108 godzin i model powłoki skórnej 58 godzin).
– Dużym wyzwaniem było precyzyjne połączenie elementów w jedną całość, poprzez sklejenie ich razem. Pracochłonne było także wygładzenie i wyczyszczenie z błędów siatki reprezentującej powierzchnię modeli 3D, tak aby siatka ta miała prawidłową konstrukcję w sensie eulerowskim – wylicza dr inż. Mariusz Sobol.

Efektem opracowanego fantomu jest praca doktorska Agnieszki Bartnikowskiej, która została 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. Aktualne 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.

– Aktualnie najnowocześniejszym urządzeniem umożliwiającym realizację adaptacyjnej procedury radioterapii dostępnym na rynku, łączącym rezonans magnetyczny oraz akcelerator liniowy, jest urządzenie Unity firmy Elekta. Jednak ze względu na wysoki koszt (około 10 mln euro) nie jest ono dostępne dla każdego ośrodka w Polsce czy nawet w Europie. Dlatego też, 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 – dodaje dr Agnieszka Bartnikowska.
Obecnie przygotowywane są publikacje z wynikami badań wykonanych z użyciem tego fantomu, wtedy okaże się jak zaproponowana w doktoracie alternatywna procedura radioterapii adaptacyjnej jest oceniana przez środowisko naukowe.

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. Obecnie 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. W biodruku 3D wykorzystuje się 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.