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个性化的3D打印防护罩可在放射治疗期间保护患者

波士顿-放射疗法被用于所有癌症患者的一半以上,并且在缩小肿瘤和杀死癌细胞方面非常有效。但是放射治疗也会损害健康的组织,包括口腔和胃肠道组织。这种组织损伤可能导致口腔粘膜炎,食道炎和直肠炎-造成疼痛甚至使组织衰弱。据估计,这些伤害每年在超过200,000名患者中发生。在《高级科学》上发表的一篇新论文中麻省理工学院百灵医院和妇产科医院,马萨诸塞州总医院达纳-法伯癌症研究所,麻省理工学院的研究人员描述了开发一种新型个性化3D打印设备的努力,该设备可屏蔽正在接受放射治疗的患者并防止放射诱发的毒性。迄今为止,这项工作已经在临床前模型中进行,并使用模拟来预测对人类的影响,为患者的临床试验奠定了基础。

“当我们用放射线治疗患者时,我们会尽最大努力减少接受放射线的健康组织的面积,并将治疗分成小剂量,但这是一个很好的平衡。我们希望尽可能多地使用剂量以缩小肿瘤,而无需导致健康组织受损。”第一作者詹姆斯·伯恩医学博士说,他是布里格姆和麻省理工学院Traverso实验室的博士后研究员,也是MGH布里格姆和达纳-法伯癌症研究所的放射肿瘤学资深住院医师。“我们通过该项目的目标是找到一种可以为患者提供个性化保护的创新解决方案。”

伯恩(Byrne)与多学科团队合作开展了这项工作,其中包括放射肿瘤学专家,物理学家,机械工程师和肠胃病学家。

相应的作者C. Giovanni Traverso,MB说:“要求肠胃病学专家咨询一个案例,以支持正在食道,小肠或胃肠道其他任何地方出现放射副作用的患者。”,BChir博士,布里格姆和麻省理工学院胃肠病学部胃肠病学家和生物医学工程师。“几年前,我和詹姆斯开始集思广益,如果我们能开发出一种能够保护辐射场中大部分正常组织的防护罩,那该怎么办?”

伯恩(Byrne)和同事测试了多种材料-固体和液体-可以用来构造辐射防护屏。该团队专注于高原子序数(Z)材料和其他材料以减少辐射的反向散射,这些材料可以防止伽马射线和X射线通过。该团队使用来自患者的CT扫描,创建了针对各个患者的独特设计,并使用3D打印生成了这些设计。他们在老鼠和猪中测试了他们的盾牌。他们发现,防护罩可以保护大鼠口腔和直肠中的健康组织,并具有良好的可行性和在猪体内放置的可重复性。在对人类患者的模拟中,研究小组估计,该设备可将头颈癌患者的口腔区域辐射降低30%,而前列腺癌患者的胃肠道辐射降低15%,

作者指出,这项工作是初步的概念验证研究,需要进一步研究以翻译可在临床中使用的设备。但是,到目前为止,他们的结果表明,个性化防护罩有朝一日可以帮助降低辐射毒性的风险。

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