Confronto tra bolo nasale stampato in 3D e bolo di cera tradizionale per convenienza, precisione volumetrica ed effetto dosimetrico

I ricercatori australiani confrontano il bolo nasale realizzato con il metodo tradizionale della cera e la stampa 3D

I boli vengono spesso utilizzati per proteggere il corpo dalla radioterapia mirata ad aree specifiche e la stampa 3D può aiutare a ottimizzare la loro produzione. Quattro ricercatori australiani hanno pubblicato un documento, intitolato ” Confronto tra bolo nasale stampato in 3D e bolo di cera tradizionale per convenienza, precisione volumetrica ed effetto dosimetrico “, sul loro lavoro di valutazione del dosimetrico e volumetrico e costo, differenze tra un bolo nasale stampato in 3D e uno realizzato con cera tradizionale.

“La stampa tridimensionale consente la conversione di modelli digitali da set di dati creati tramite ultrasuoni 3D, tomografia computerizzata (CT) e risonanza magnetica in oggetti fisici”, ha scritto il team. “In radioterapia, il bolo stampato in 3D sta guadagnando slancio come il bolo ideale del paziente grazie alla sua durata e al contatto superiore della superficie del paziente con bolo di cera o gel prodotto manualmente.”

A causa dei suoi cambiamenti di contorno, il naso è una delle aree più difficili da trattare quando si tratta di cancro della pelle. Ma, per garantire che una dose completa di radioterapia venga erogata sulla superficie della pelle del paziente, insieme a una distribuzione omogenea della dose al naso, è importante che il bolo si copra e si conformi al naso.

È un processo ad alta intensità di manodopera per creare un bolo nasale dalla cera, poiché il livello di abilità del tecnico può influire sull’accuratezza dosimetrica e volumetrica e possono esserci anche variazioni dal processo stesso, come il contatto imperfetto della pelle o i difetti della cavità d’aria. Ma un bolo stampato in 3D non presenta questi problemi.

“Questo studio mirava a esaminare le differenze di volume, dimensioni e dose tra il bolo di cera fabbricato manualmente e un guscio stampato in 3D rispetto al bolo virtuale dimostrato in un piano di radioterapia per il trattamento dei fotoni al naso, ed esplorare quale tipo di bolo è più costoso efficace da produrre “, hanno spiegato i ricercatori.

Il team ha arruolato 24 volontari e ha preso le impronte di gesso dei loro nasi usando alginato e gesso di Parigi. Ogni impressione positiva dell’intonaco è stata scansionata in CT in fette di 2 mm e le scansioni sono state importate nel sistema di pianificazione del trattamento (TPS), sagomate e quindi “3D pianificato con bolo virtuale e parallelo 6 campi laterali MV opposti con algoritmo a cono collassato”. Ogni piano di bolo virtuale (VB) è stato prodotto nel modo tradizionale, usando la cera, e quindi stampato in 3D dal PLA su Ultimaker 2+.

È stato fabbricato un duplicato per ogni guscio stampato in 3D al fine di verificare la conformità di adattamento e riproducibilità. I parametri di stampa 3D includevano:

Altezza dello strato di 0,2 mm
0,5 mm di spessore perimetrale esterno
0,8 mm di spessore superiore / inferiore
Densità di riempimento del 100% e 18%
“Per confrontare le variazioni di volume e la dosimetria, ogni bolo costruito è stato sottoposto a scansione TC e un piano che replicava i campi del piano di riferimento generati”, hanno scritto i ricercatori.

Punti definiti a cui è stata misurata la dose.

Ogni bolo è stato contornato e quindi valutato tramite scansione TC per eventuali variazioni di volume dai “contorni VB del piano di riferimento”. Quindi, i piani di impronta in gesso sono stati copiati nel set di dati di immagini CT per i due tipi di bolo e il team ha registrato e confrontato la dose in quattro punti diversi.

“I punti A, B e C sono stati posizionati il ​​più vicino possibile alla stessa posizione tra i piani, accettando differenze nella posizione esatta del punto (fetta reale o tra sezioni) e che il bolo non era perfettamente diritto su ogni scansione”, hanno spiegato i ricercatori. “Inoltre, è stato creato uno pseudo-PTV sul piano VB, copiato in tutti gli altri set di dati in bolo e registrate le dosi massime e medie su questo volume.”

Hanno anche calcolato i calcoli della dose per ulteriori analisi dosimetriche: una volta sui gusci di riempimento del 18% con riempimento di acqua e due volte sui gusci del 100%, con riempimento di acqua e quindi con riempimento di cera. Sono state eseguite scansioni TC e il team ha calcolato la differenza nella distribuzione della dose per ciascun punto definito e le dosi massime e medie allo pseudo-PTV sia per il piano di riferimento originale che per i boli.

I ricercatori hanno scritto: “Le differenze di volume medio tra il bolo virtuale (VB) e la cera, e il VB e le conchiglie 3D del 18% e 100% erano −3,05 ± 11,06 cm 3 , −1,03 ± 8,09 cm 3 e 1,31 ± 2,63 cm 3 , rispettivamente. Sebbene non vi fosse alcuna differenza significativa per il punto e le dosi medie tra il guscio 3D al 100% riempito con acqua e i piani VB ( P > 0,05), i coefficienti intraclasse per queste metriche di dose per il guscio 3D al 100% riempito con cera rispetto a VB le dosi (0,69-0,96) erano superiori a quelle del guscio 3D 18% e 100% riempito con acqua e cera (0,48-0,88). “

Sono stati analizzati anche i tempi di produzione e i costi dei materiali per la fabbricazione dei boli. Il team si è concentrato sui costi dei materiali di consumo per questo, e non ha incluso i costi di acquisto della stampante 3D, la manutenzione e la futura sostituzione delle sue parti, gli strumenti e il bagno d’acqua per il bolo di cera. Tre dei 48 boli stampati in 3D non sono stati completamente stampati e anche il tempo perso su questi è stato lasciato fuori dall’analisi dei costi.

Nella tabella sotto puoi vedere che i costi medi per materiali e tempo del personale erano più alti per i boli di cera che per quelli stampati in 3D. Il tempo medio di stampa 3D delle coperture di riempimento del 18% è stato di 529 minuti, mentre sono stati necessari 747 minuti per stampare le coperture di riempimento al 100%.

“Poiché le shell del 18% sono state convertite e completate prima di tutte le shell del 100%, il costo totale del tempo del personale è più elevato per il gruppo di shell del 18% a causa della maggiore familiarità del personale con il processo di conversione da file DICOM a .stl per il Gruppo shell al 100% “, hanno spiegato i ricercatori.

Nel complesso, i boli stampati in 3D per i trattamenti con il naso dei fotoni erano più accurati ed economici rispetto alle loro controparti in cera e probabilmente porteranno a un’esperienza migliore per i pazienti.

“Se stampati con densità di riempimento del guscio al 100% e riempiti con acqua, i gusci in bolo 3D replicano accuratamente la dosimetria del piano di riferimento. I gusci di bolo stampati tridimensionali producono una geometria del bolo superiore, sono più convenienti da produrre rispetto al bolo di cera tradizionale e non richiedono le stesse competenze tecniche per la produzione del bolo di cera tradizionale “, hanno concluso i ricercatori.