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3D打印喷头在口腔癌治疗中的舒适性和稳定性

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发表于 2020-2-14 17:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

口腔癌在世界范围内呈上升趋势,在巴基斯坦,斯里兰卡和印度等发展中国家,尤其是在口腔癌方面,这种疾病尤其严重,因为这些国家没有必要的医疗基础设施进行早期发现和治疗。

来自波士顿和印度的一组研究人员在他们的论文中解释说:“ 使用低成本,模块化3D打印组件进行人体工程学口腔内光动力治疗的平台:设计,舒适度和临床评估 ”,“对有效治疗方式的关键需求”可以透明地适应资源不足的设置。获得手术,放射疗法和化学疗法治疗的高费用和后勤障碍常常导致发展为难以控制的高发病率晚期疾病。即使在治愈的情况下,这些方法在美容和功能上也会造成严重的副作用。研究人员写道:“另一种有效的口腔癌治疗方法是基于光的空间靶向细胞毒性疗法,称为光动力疗法(PDT)。”

(全球癌症观察站)

PDT使用积聚在肿瘤中的光敏剂分子,一旦它与特定的光波长相互作用,就会造成目标性损伤。它几乎没有副作用,不会造成毁容或感觉丧失,并且在良好的治疗后愈合和上皮坏死方面已显示出良好的临床效果。对于医疗资源较少的地区,PDT疗法的翻译非常有帮助,因此可以在门诊就诊,而3D打印的口腔涂药器将在此过程中提供巨大帮助。

研究小组在论文中继续说道:“尽管PDT能够很好地治愈口腔粘膜,但缺乏可靠的口腔内光传递技术使它的广泛应用受到了限制。”

“利用3D打印技术的先进性,我们开发了一种口腔内光传输系统,该系统由模块化3D打印光施加器和预先校准的剂量测定法和口部支架组成,可用于在有意识的受试者中进行PDT,而无需广泛的基础设施或手动放置光纤。”

该研究小组的目标是评估其3D打印口腔PDT涂抹器的临床实用性和人体工程学,这些涂抹器旨在舒适,稳定地为患者的口腔病变提供光。

研究人员解释说:“在这里,患者口腔,牙齿和颌骨的自然结构为将光纤固定在适当位置提供了支撑和稳定性,避免了使用任何柱子,支架,反射器或光导管。”

口腔中三个不同区域的涂抹器的3D示意图。这些照片展示了在人体工程学临床研究中使用的带有涂抹器(1),咬合翼(2)和内窥镜(3)的集成单元。

连接到光纤的3D打印的口腔内涂药器分为两部分-咬合器和涂药器。这些块将施加器的角度定位,然后将合适的束斑以及预先校准的剂量测定法传递到特定的病变大小。该团队使用Autodesk Fusion 360来设计照明器,并使用VeroBlue和VeroBlack灯丝将它们印刷在Stratasys Objet Pro系统上。

在人体工程学研究中测试的三点带有墨水痕迹的口腔照片。

为了确定敷贴器的稳定性和舒适性,研究人员对十个受试者进行了一项研究,该研究得到麻省综合医院合作伙伴机构审查委员会的批准。

一位医生在每个受试者的内颊上放置了三个基准墨水标记,并测试了颊颊前后颊和后磨牙位置十分钟,一个接一个。为了记录这三个点的运动,用尺寸相似的内窥镜,直径为5.5 mm的摄像头和6个LED代替了光导纤维。

研究人员解释说:“要求受试者以1到5的数字对舒适度和疲劳度进行评分,其中1个因涂抹器而不会感到不适,而5个因涂抹器而不会令人感到不适。”

每个主题都被问三个问题:

十分钟内身体有不适吗?

对您的嘴巴感到疲劳或麻木。

您是否愿意立即在同一站点重复另一个十分钟的间隔?

视频和图像处理方法的流程图,用于计算模拟的颊部前颊,颊后颊或后磨牙位置的基准油墨标记的质心,该位置由安装在口腔涂药器上的USB内窥镜成像。

另外,内窥镜实际上记录了测试过程中墨迹的运动,以评估施涂器的稳定性。使用MATLAB中的自定义设计算法来处理视频。他们确定涂抹器确实稳定,并且能够“将十个健康志愿者的光线精确地传递到目标位置。”此外,十个受试者对设备的总体评价为舒适,尽管其中一个确实向涂抹者报告了“无容忍”。颊后颊位置。

其中五名受试者已确认T1N0M0口腔癌病变,无淋巴结受累,PDT治疗后数月,未显示癌病变,纤维化或瘢痕形成。这表明,将3D打印的涂抹器与廉价的光纤和基于LED的光源搭配使用,“可作为口腔内光传递的完整平台,在这些患者的初始组织病理学随访中,实现完整的肿瘤反应且无残留疾病。”

“尽管我们使用了一套预定大小的涂药器,可以适应各种受试者,口腔和颌骨的尺寸和性别,但可以设想将此方法扩展到定制的患者治疗。具体来说,由于基于图像的3D打印技术的进步以及临床环境中低成本,高质量3D打印机的可用性不断提高,个性化涂药器可以在手术时快速打印出来。

“ 3D可打印光施加器的人体工程学设计在实现更长的照射时间以及提高治愈性PDT所需的光传输精度方面具有显着的实际好处。随着世界范围内医疗保健和癌症发病率的增加,尤其是在发展中国家,我们报告了一种可负担的方法,可在口腔中稳定且符合人体工程学地提供光,该方法可与低成本,便携式,电池供电的光纤耦合一起使用基于LED的光源。”

这只是3D打印成功用于癌症治疗的又一个很好的例子。

该论文的共同作者是Srivalleesha Mallidi,Amjad P.Khan,Hui Liu,Liam Daly,Grant Rudd,Paola Leon,Shakir Khan,Bilal MA Hussain,Syed A.Hasan,Shahid A.Siddique,Kafil Akhtar,Meredith August Maria Troulis,Filip Cuckov,Jonathan P. Celli和Tayyaba Hasan。


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