Zachodniopomorskie Centrum Onkologii w Szczecinie wykorzystuje drukarki 3D Zortrax M200 w planowaniu i prowadzeni leczenia pacjentów z nowotworami znajdującymi się na skórze lub pod jej powierzchnią. Użycie technologii druku 3D pozwala na bezpośrednie dotarcie do komórek nowotworowych i zwiększa precyzyjność całego zabiegu.
Specjaliści z Zakładu Fizyki Medycznej Zachodniopomorskiego Centrum Onkologii w Szczecinie opracowali metodę wykorzystania druku 3D w procesie planowania i przeprowadzania leczenia pacjentów ze zmianami nowotworowymi na skórze lub płytko pod jej powierzchnią. W leczeniu przy użyciu radioterapii wykorzystywane są tzw. bolusy. Są to przygotowywane indywidualnie dla każdego chorego materiały umieszczane bezpośrednio na skórze w trakcie seansu terapeutycznego. Kompensują one tkankę miękką a ich głównym zadaniem jest pochłanianie i rozpraszanie promieniowania jonizującego, co zapewnia większą jednorodność dawki promieniowania wokół zmiany nowotworowej. W zależności od zastosowanej metody bolusy pozwalają na lepsze osiągnięcie zamierzonego rozkładu dawki w obszarze guza, poprzez przeniesienie efektu narastania dawki na materiał bolusa (metoda z użyciem fotonów) lub na zmniejszenie niejednorodności dawki promieniowania oraz lepszą ochronę zdrowych tkanek (metoda z użyciem elektronów). Do tej pory bolusy przygotowywano z parafinowych plastrów układanych bezpośrednio na skórze pacjenta lub odlewie. Proces ten jest jednak mocno angażujący zarówno dla fizyków jak i pacjentów, a przygotowywane w ten sposób bolusy nie zawsze zapewniają odtworzenie przygotowanego w systemie planowania leczenia rozkładu dawki, właściwą jednorodność materiału oraz dobre przyleganie do ciała chorego. Pomysłodawcą tej metody jest Magdalena Łukowiak, którą wspiera zespół fizyków: Marek Boehlke oraz Marzena Więcko.
- Poprzez wykorzystanie drukarki 3D możemy precyzyjnie odtworzyć zaprojektowany kształt bolusa, co zwiększa dokładność dostarczenia dawki terapeutycznej w obszar zmieniony nowotworowo, zgodnie z przygotowanym planem leczenia a tym samym zwiększa jakość realizowanego leczenia. – mówi fizyk medyczny Magdalena Łukowiak. - W radioterapii dążymy do zabicia komórek nowotworowych przy jednoczesnej ochronie tkanek zdrowych. Poprzez bolus możemy modelować rozkład dawki dzięki czemu chronimy tkanki zdrowe, położone poniżej objętości guza. - dodaje Magdalena Łukowiak.
Jak oceniają specjaliści z Zachodniopomorskiego Centrum Onkologii, w zależności od sytuacji klinicznej, użycie bolusa może zmniejszać ryzyko napromieniania zdrowych tkanek do ok. 30% - efekt obserwowany głównie w przypadku płuc. Ze wstępnych badań wynika również, że zastosowanie bolusa z drukarki 3D znacznie podnosi jakość leczenia. Bolusy wykonane na drukarkach 3D odpowiadają tym zaprojektowanym na etapie planowania leczenia od 83 do 100%, a sam rozkład dawki promieniowania z użyciem tak zaprojektowanego materiału nie różni się od planu o więcej niż 2%. Tak dobre wyniki nie są możliwe w przypadku manualnego przygotowywania bolusów tradycyjną metodą. Zakład Fizyki Medycznej z powodzeniem stosuję swoją metodę od początku 2015 r. i jak dotąd jest jedyną taką placówką w Polsce. Fizycy medyczni ze Szczecina podkreślają jednak, że są gotowi na współpracę z innymi tego rodzaju placówkami w kraju.
Kształt bolusa projektowany jest na bazie tomografii komputerowej pacjenta w systemach do planowania leczenia, w których obliczany jest rozkład dawki promieniowania jonizującego wokół zmian nowotworowych. Każda struktura na tomografii, w tym kształt bolusa możliwy jest do odtworzenia w przestrzeni trójwymiarowej. Wymaga to jednak zastosowania specjalnego oprogramowania, które przekłada informacje zapisane w formacie DICOM na zrozumiały dla drukarek 3D, popularny format STL. Na potrzeby tej nowatorskiej metody opracował je fizyk medyczny Marek Boehlke z Zakładu Fizyki Medycznej ZCO w Szczecinie. Tomografia komputerowa wykonywana jest zawsze na etapie planowania leczenia, a drukowanie bolusów na jej podstawie jest mniej angażujące zarówno dla fizyków jak i pacjentów.
Źródło: infoWire.pl
Komentarze
[ z 7]
Nie pierwszy raz technologia 3D pomaga w walce z nowotworem.
Technologia 3D nie jest już nowa, a mimo to nie przestaje mnie zadziwiać jak bardzo może przydać się w wielu dziedzinach w tym w medycynie. Perspektywa wykorzystania drukowanych implantów a nawet tabletek jest bardzo obiecująca. Tak samo zabiegi i metody diagnostyczne zostają wprowadzone na nowy poziom. Dzięki wizualizacji trójwymiarowej można bardziej precyzyjnie przeprowadzać operacje. Jest to ogromne udogodnienie dla chirurgów oraz ma dużą wartość edukacyjną.
Rozwiązania oparte o technologię 3D medycynie to prawdziwy przełom. Jeszcze wiele przed nami, ale już znacznue ułatwiają pracę lekarzy. Bardzo ciekawa dziedzina.
Cieszy mnie fakt, że druk trójwymiarowy znajduje coraz większe zastosowanie w medycynie. Z kolei w olsztyńskim szpitalu druk 3D również znalazł szerokie zainteresowanie. Dzięki niemu możliwe jest projektowanie i tworzenie przez specjalistów implantów, dzięki którym można odbudować fragmenty oczodołu, a także zęby. Stworzone wszczepy są w lepszym stopniu dopasowane do struktur organizmu, a wszczepienie ich jest znacznie prostsze, co sprawia, że czas operacji jest skrócony, co jest korzystne zarówno dla lekarzy oraz całego personelu medycznego, ale także i pacjenta. Wcześniej stosowane tytanowe siatki były dostosowywane w trakcie trwania operacji. Obecnie jest to możliwe przed rozpoczęciem zabiegu. Dzięki temu ryzyko powikłań, które powstały podczas operacji takich jak chociażby podwójne widzenie znacznie uległo redukcji. Pacjenci dzięki temu, że zabieg trwa krócej przyjmują mniejszą ilość środków przeciwbólowych oraz przeciwzapalnych co nie stanowi tak dużego obciążenia dla ich organizmu. Wydaje mi się to mieć kluczowe znaczenie chociażby w przypadku starszych osób, które są poddawane terapii onkologicznej i ich narządy takie jak wątroba czy nerki oraz przewód pokarmowy mogą być w jakimś stopniu uszkodzone i nie funkcjonować w prawidłowy sposób. Otrzymany model może posłużyć również młodym lekarzom do edukacji oraz do wytłumaczenia pacjentowi przebiegu operacji. Bardzo często takie objaśnienie potrafi uspokoić pacjenta, który w znacznie mniejszym stopniu oczekuje na zabieg. Możliwości jakie daje nam dzisiaj technologia są ogromne i powinniśmy z nich korzystać przekładając ją także na medycynę. Bardzo wiele korzystnych rozwiązań w technologii 3D wprowadzili na rynek Polacy. Jest to potwierdzeniem tego, że znajdują się oni w światowej czołówce w kolejnej dziedzinie nauki. Powinniśmy się cieszyć z licznych osiągnięć które powstają w naszym kraju. Ważnym aspektem tego, że różnego rodzaju projekty powstają właśnie w Polsce jest to, że istnieje szansa, że dostęp do nich w przyszłości będzie dużo łatwiejszy oraz co jest bardzo istotne, także tańszy. Bardzo dobrze, że w naszym kraju myśli się przyszłościowo jeżeli chodzi o druk trójwymiarowy. Na Wydziale Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej w Gliwicach studenci uczą się tego w jaki sposób tworzyć możliwie najbardziej spersonalizowane wyroby medyczne. Dzięki temu są one bardziej dopasowane do pacjenta co znacznie skraca czas rekonwalescencji. Wydaje mi się, że zapotrzebowanie na specjalistów, którzy będa zajmować się drukiem 3D będzie ciągle się zwiększało. Konieczne więc wydaje się edukowanie kolejnych osób, które będą w stanie projektować i wykonywać tego typu wyroby medyczne. Połączenie umiejętności tych specjalistów z ogromną wiedzą i doświadczeniem polskich lekarzy z pewnością zaowocuje w przyszłości licznymi dokonaniami, o których będzie się mówiło na całym świecie. Potwierdzeniem tego, że w naszym kraju cały czas stawia się na innowacyjne rozwiązania jest to, że naukowcy z Politechniki Łódzkiej pracują obecnie nad stworzeniem cewki moczowej we wspomnianej technologii, która znajdzie swoje zastosowanie w urologii, w szczególności urologii dziecięcej. Pozostając jeszcze temacie cewek to naukowcom w Szwajcarii udało się wytworzyć mikrostruktury o odpowiedniej plastyce, które są nawet do 40 razy mniejsze od tych, które są obecnie wykorzystywane. Dzięki nim możliwe będzie stworzenie bardzo małych stentów, które będa mogłby być wykorzystane do rozszerzania cewek u dzieci, nawet w trakcie trwania ciąży. Takie przypadki zdarzają się około 1 na 1000 dlatego mogą okazać się bardzo przydatne. Stenty te mogłby by również być wykorzystywane przy chorobie niedokrwiennej serca. Jest ona przecież bardzo powszechnym problemem, dlatego wielu pacjentów mogłoby na tym wiele skorzystać. Wydaje mi się, że w takim wypadku dobrze aby stenty były wytwarzane z antybakteryjnych materiałów, na których bakterie nie byłyby w stanie się rozmnażać, które stanowią zagrożenie dla zdrowia, a nawet życia. Na razie wykorzystanie stentów jest w fazie badań na zwierzętach jednak jak podkreślają naukowcy wyniki są obiecujące, co być może przyczyni się do tego, że znajdą również zastosowanie u ludzi. Coraz częściej wydrukowane przedmioty służą także do celów edukacyjnych. Przykładowo w Australii na jednej z uczelni drukuje się kości, które następnie są wykorzystywane do tego aby studenci mogli jak najlepiej zapoznać się z nimi co na pewno jest dużo lepszą i ciekawszą formą edukacji niż nauka z książek. Czytałam jakiś czas temu o tym, że na Uniwersytecie w Tel Awiwie udało się stworzyć przy pomocy drukarki 3D pierwsze na świecie sztuczne serce. Moim zdaniem jest to coś o czym powinien usłyszeć cały świat. Co więcej do jego wyprodukowania zostały użyte komórki pacjenta, co z pewnością zmniejsza ryzyko odrzucenia oraz sprawienia, że leczenie immunosupresyjne z dużym prawdopodobieństwem nie będzie potrzebne. Co prawda wytworzone serce jest wielkości serca królika, jednak naukowcy są pomyślni co do tego, że w przyszłości uda im się stworzyć je o wielkości odpowiadającej sercu człowieka. Przeszczepy tego narządu są póki co jedyną możliwością leczenia schyłkowej niewydolności serca. Problem z liczbą tych narządów, które są dostępne do przeszczepu chociażby w naszym kraju wciąż jest bardzo duży. Możliwość stworzenia serca w technologii druku trójwymiarowego prawdopodobnie w dużym stopniu rozwiązałoby ten problem, co z pewnością przyczyniłoby się do uratowania życia milionów ludzi na całym świecie. W ostatnim czasie bioinżynierom udało się stworzyć złożone sieci naczyń, przez które możliwy jest przepływ krwi, a także chłonki. Może to być przełom jeżeli chodzi o drukowanie organów ponieważ wciąż znacznym ograniczeniem było to, że nie dało się stworzyć struktur, które doprowadzałyby do nich składniki odżywcze, a usuwały z nich zbędne produkty. Stworzono również prototyp tkanki, który przypomina płuca. Jest on na tyle elastyczny oraz wytrzymały, że nie ulegnie uszkodzeniu podczas ruchów klatki piersiowej. . Bardzo duże zastosowanie druk trójwymiarowy znajduje również w wykonywaniu protez, np kończyn. Wytworzenie ich w jednej z technologii druku trójwymiarowego pozwala na oszczędności rzędu 40 procent ceny standardowej protezy. Co więcej, dzięki temu, że nowoczesna proteza będzie mogła być w pełni dopasowana nie będą konieczne amputacje, których zadaniem jest stworzenie takich warunków, które odpowiadają standardowej protezie, co z pewnością jest bardzo dobrą informacją dla wielu pacjentów.
Liczne odkrycie pozwalają na jeszcze lepsze obrazowanie różnych struktur. Warto jest wspomnieć także o doniesieniach amerykańskich naukowców według których możliwe jest zastąpienie wielokrotnych powtarzanych przez kilka tygodni radioterapii, leczeniem trwającym około sekundy. W badaniu naukowcy wykorzystali promieniowanie protonowe. Również dzięki temu rozwiązaniu możliwe jest zmniejszenie ryzyka uszkodzenia sąsiednich tkanek. Metoda ta nazywana jest FLASH i do tej pory był w niej wykorzystywane elektrony, które jednak nie mają możliwości głębokiego wnikania w tkankę, aby były skuteczne w leczeniu guzów znajdujących się w położonych głęboko strukturach. W innych ośrodkach stosowano także fotony, jednak trudno było dobrać odpowiednią w ich przypadku dawkę przy zastosowaniu obecnie dostępnych urządzeń. Radioterapia jest metodą wykorzystywaną w leczeniu nowotworów. Według danych jest ona wykorzystywana w przypadku 53 procentach pacjentów onkologicznych. Radioterapia, a właściwe radiochirurgia stereotaktyczna umożliwia leczenie zmian zlokalizowanych w trudno dostępnych narządach takich jak mózg, prostata czy płuca. Zabiegi w tych rejonach bardzo często są obarczone wysokim ryzykiem powikłań. W wielu przypadkach radioterapia jest uzupełnieniem leczenia chirurgicznego, u pacjentów u których zabieg miał być doszczętny, ale w badaniu histopatologicznym wykazano, że w polu operacyjnym występowały jeszcze komórki nowotworowe. Może znaleźć również zastosowanie w przypadku leczenia bólu. Należy również zaznaczyć, że nie przyczynia się do powstawania odczynów skórnych, których bardzo obawiają się pacjenci. Wykorzystuje się w niej cząstki lub fale o wysokiej częstotliwości, których celem jest niszczenie niewłaściwych komórek. Warto jednak wspomnieć, że istnieją nowotwory, które wytworzyły odporność na tę formę terapii, a zdarza się nawet, że agresywność niektórych z nich może się zwiększyć. Łatwiej mogą dawać przerzuty co jest związane ze zmianami procesów egzocytozy do lizosomów. W ostatnim czasie przeprowadza się coraz więcej badań na temat lizosomów i ich roli w rozwoju nowotworów, a także przerzutów. Jak się okazuje w wyniku radioterapiii może dochodzić do zwiększonego uwalniania enzymów w nich zawartych. Powoduje to degradację materiału łączącego komórki guza, przez co może on trafić do innych części organizmu przyczyniając się do powstania przerzutów. Jeżeli chodzi o medycynę to coraz częściej wspomina się o sztucznej inteligencji. Jak się okazuje może okazać się ona przydatna także w przypadku radioterapii. Warto wspomnieć, że ustalenie odpowiedniego działania, szczególnie w skomplikowanych przypadkach może zająć pewną ilość czasu, a doskonale wiemy o tym, że w przypadku nowotworów, czas odgrywa istotne znaczenie. Dzięki sztucznej inteligencji opracowanie takiego planu może zająć zaledwie kilka sekund. Według badań odroczenie terapii nawet na tydzień może zwiększyć ryzyko nawrotu, a także powstania przerzutów o 14 procent. W badaniu, w którym starano się potwierdzić skuteczność tej metody wykazano, że algorytm wykorzystywany przez sztuczną inteligencję pozwolił na podjęcie takich samych schematów leczenia jaki wybraliby lekarze po znacznie dłuższym czasie. Warto jednak wspomnieć, że nie można w stu procentach polegać na komputerach i wszystko musi być analizowane przez specjalistów, tak aby nie doszło do żadnych pomyłek, które z różnych względów mogą wystąpić. W naszym kraju przeprowadza się badania nad radioterapią, które pozwolą sprawić, że stanie się ona bezpieczniejsza oraz skuteczniejsza. Chodzi o substancję- radiosensybilator, który będzie sprawiał, że komórki nowotworowe będą dużo bardziej wrażliwe na radioterapię. Końcowym efektem tego związku jest uszkodzenie DNA komórek nowotworowych. Związek ten stanowi chemiczną modyfikację nukleozydu (2’-deoksyurydyny), a więc w jest w naturalny sposób wbudowywany do komórki podczas biosyntezy lub naprawy. Związek ten znajduje się więc następnie w DNA nieprawidłowej komórki. Tak zmodyfikowany kwas dezoksyrybonukleinowy w łatwiejszy sposób ulega uszkodzeniu. Należy tutaj wspomnieć, że w wielu przypadkach podczas tego rodzaju terapii dochodzi do uszkodzenia także zdrowych komórek gospodarza co wiąże się z wystąpieniem licznych powikłań, które mogą być dla pacjentów bardzo uciążliwe, a dzięki temu związkowi prawdopodobieństwo ich wystąpienia ulega redukcji. Ma to związek ze zmniejszoną dawką promieniowania. Radioterapia znajduje coraz większe zastosowanie w przypadku leczenia raka piersi. Warto wspomnieć, że jeżeli chodzi o ten nowotwór to ta forma terapii jest wykorzystywana w 80 procent przypadków. U znacznej części pacjentek pozwala na uniknięcie okaleczającej operacji, w wyniku której może dojść do usunięcia piersi. Może jednak stanowić uzupełnienie leczenia chirurgicznego. Dzięki radioterapii możliwe jest obniżenie ryzyka występowania obrzęków. Warto wspomnieć, że radioterapia znajduje się w naszym kraju w dobrej kondycji. Otworzono około 50 ośrodków na terenie Polski, które są wyposażone w nową klasę akceleratorów. Radioterapia nie wymaga zastosowania narkozy, a większość pacjentek może prowadzić normalny tryb życia i co bardzo ważne pracować w pełnym wymiarze godzin. Jedną z form radioterapii jest brachyterapia. Dzięki niej możliwe jest podanie wyższej dawki promieniowania. Warto wspomnieć, że promieniowanie odbywa się od wewnątrz, a nie od zewnątrz. W niektórych przypadkach pozwala na znaczne skrócenie czasu trwania terapii. Pacjenci w przypadku wszelkich terapii w znacznym stopniu boją się powikłań. W Lublinie od 2005 roku przeprowadzane są badania koncentrujące się na tym czy radioterapia śródoperacyjna jest równie skuteczna jak tradycyjna radioterapia. Wyniki wskazują na to, że odsetek przeżyć odległych wynosi 97 procent. Zastosowanie wspomnianej metody wiąże się z wydłużeniem operacji o 30 minut. Chirurg we współpracy z radioterapeutą w czasie trwania operacji umieszcza aplikator dokładnie w miejscu, w którym został wycięty guz. Wielu chorych decyduje się na tę formę terapii z uwagi na to, że po zabiegu nie ma konieczności częstych wizyt w szpitalu, które dla wielu osób, zwłaszcza tych, które mieszkają od niego w znacznej odległości stanowi pewnego rodzaju utrudnienie. Specjaliści z Lublina wspominają również o tym, że ta forma leczenia prawdopodobnie znajdzie również zastosowanie w leczeniu nowotworów trzustki, jelita grubego oraz żołądka. Jak na razie tego typu zabiegi przeprowadza niewielka liczba ośrodków w naszym kraju, ale eksperci mają nadzieję, że wraz z upływem czasu dostęp do niej będzie dużo łatwiejszy. Naukowcy z Łodzi opracowywują test, pozwalający na określenie ryzyka powikłań po leczeniu onkologicznym. Test będzie opierał się na biologicznych wskaźnikach ukazujących w jaki sposób komórka pacjenta reaguje na dawkę promieniowania. Pozwoli to na spersonalizowanie radioterapii dzięki temu ryzyko działań niepożądanych będzie mniejsze. Radiotoksyczność dotycząca zdrowych tkanek jest aktualnie głównym czynnikiem ograniczającym skuteczność tego leczenia. Wspomnianymi biomarkerami są cząsteczki mikroRNA. Naukowcy mają nadzieję, że w oparciu o nie będzie możliwe dostosowanie leczenia. Do badań zaangażowano pacjentów z nowotworami głowy i szyi, u których ta forma terapii jest wykorzystywana bardzo często. Radioterapia tej okolicy charakteryzuje się wąskim indeksem terapeutycznym. Oznacza to, że zniszczeniu komórek nowotworowych towarzyszy istotny wzrost ryzyka rozwoju niebezpiecznych powikłań. Otrzymanie wyniku od poszczególnego pacjenta umożliwia dostosowanie planu leczenia tak, by zminimalizować ich wystąpienie. Jest to możliwe poprzez wczesne wdrożenia leczenia objawowego lub zastosowanie leków radioprotekcyjnych. Wśród powikłań radioterapii w ostatnim czasie mówiono o szczególnej ochronie hipokampa. Dzięki takiemu działaniu istnieje mniejsze ryzyko zaburzeń funkcji wykonawczych, uczeniu się, pamięci oraz mniejszemu zmęczeniu. Cały czas powtarza się, że bardzo ważne w całej onkologii jest możliwie wczesne wykrycie zmian nowotworowych. Dzięki temu dostosowanie odpowiedniej terapii jest dużo prostsze, z mniejszym ryzykiem wystąpienia powikłań i długoletnim przeżyciem. Pacjenci muszą zdawać sobie sprawę z tego, że podczas pandemii wykonywanie podstawowych badań i dbanie o swoje zdrowie jest również bardzo ważne.
Wyniki niewielkiego amerykańskiego badania przedstawione podczas tegorocznego kongresu Amerykańskiego Towarzystwa Radioterapii Onkologicznej sugerują skuteczność radioterapii w walce z zapaleniem płuc wywołanym wirusem SARS-CoV-2. Autorzy badania dotyczącego zastosowania radioterapii w leczeniu COVID-19 sugerują, że skuteczność napromieniania w leczeniu zapalenia płuc wywołanego wirusem SARS-CoV-2 jest wynikiem jej immunomodulującego działania, a szczególnie zmniejszenia tzw. burzy cytokinowej w miąższu płucnym. W odróżnieniu od farmakoterapii wykorzystanie radioterapii do walki z infekcją wirusową nie jest uzależnione od patogenu, można je zatem w przyszłości rozważać także w leczeniu innych zakażeń wirusowych. Jakiś czas temu rozpoczęło się duże europejskie badanie kliniczne dotyczące zastosowania radioterapii w leczeniu chorych na arytmię serca. Pacjenci chorujący na częstoskurcz komorowy są zwykle leczeni farmakologicznie i poddawani zabiegom implantacji kardiowertera-defibrylatora, które koryguje u nich zaburzenia rytmu serca za pomocą wstrząsu elektrycznego. Ci, u których standardowe leczenie arytmii serca nie przynosi oczekiwanych efektów, mogą zostać poddani zabiegowi inwazyjnej ablacji cewnikowej, jednak u 30-50 procent z nich po takim zabiegu nadal utrzymują się objawy, bądź po początkowym sukcesie leczenia dochodzi do nawrotu. Radioterapia w leczeniu zaburzeń rytmu serca związane jest z jednorazowym podaniu wysokiej dawki promieniowania jonizującego w źródło arytmii. Określa się je przy pomocy badania elektrofizjologicznego i trójwymiarowego mapowania elektroanatomicznego. Następnie dane dotyczące ogniska arytmii, z którego nieprawidłowe impulsy elektryczne rozchodzą się po całym sercu, są przenoszone na badanie obrazowe, z którego korzystamy, planując radioterapię, a więc na tomografię komputerową. Kolejno oznacza się to miejsce i precyzyjnie planuje rozkład dawki promieniowania, aby podać ją dokładnie w ognisko arytmii, jednocześnie chroniąc przed uszkodzeniem pozostałe części serca, tętnice wieńcowe i inne struktury. Od 2014 roku takie leczenie było już oferowane w kilku placówkach. Niestety jego efekty nie wszędzie były odpowiednio monitorowane. Jedną z ról radioterapii jest również leczenie bólu. Ponadto nie powoduje ona w większości przypadków odczynów skórnych, których szczególnie obawiają się pacjenci. Terapia jest krótka – trwa od kilku dni do kilku tygodni. Priorytetem w leczeniu radiologicznym – w opinii ekspertów – jest wyleczenie, ale duże znaczenie ma to, że oszczędza ono pierś, eliminuje obrzęk ręki i ma bardzo dobry efekt estetyczny. W ostatnich 20 latach wymieniono w Polsce wszystkie stare aparaty rentgenowskie i bomby kobaltowe, które były powszechnie stosowane w latach 80. i 90. ubiegłego wieku i to one były odpowiedzialne za odczyny popromienne. Obecnie mamy do dyspozycji nowoczesne przyspieszacze elektroniczne. Liczba akceleratorów zwiększa się każdego roku. Większość z nich jest sterowana cyfrowo i sprzężona z systemami planowania radioterapii, wykorzystującymi najnowsze techniki obrazowania. Część pacjentów po radioterapii może jednak odczuwać różnego rodzaju dolegliwości będące efektem zastosowanej terapii, prowadzące m.in. do osłabienia organizmu. Podczas leczenia pacjent onkologiczny powinien szczególnie zadbać o swoją dietę, która pozwoliłaby złagodzić dolegliwości i wzmocnić organizm. Wdrożenie nowoczesnych technologii w obszarze radioterapii to w praktyce szansa na duże oszczędności zarówno w kosztach pośrednich, jak i bezpośrednich. Jest to związane przede wszystkim z większą precyzją terapii, mniejszą liczbą powikłań, skróceniem czasu leczenia, ograniczeniem kosztów personelu i brakiem konieczności hospitalizacji. Należy również wspomnieć o znacznej redukcji wydatków związanych z wypłatą świadczeń, w tym zasiłków i rent. Jednoczasowa chemioradioterapia przyczynia się do poprawy wyników leczenia np. raka płuc. To pozwala na szybkie przejście pacjenta do immunoterapii, co z kolei znacznie poprawia wyniki leczenia i wydłuża życie chorego. Zwykle napromienianie pojedynczego pacjenta zajmuje około 10-20 minut. O ilości napromieniań, zwanych frakcjami, decyduje lekarz w zależności od wskazań. Bywa, że konsekwencją wyleczenia jednego nowotworu za pomocą radioterapii, jest pojawienie się nowego, wynikającego z mutacji powstałych na skutek promieniowania. Ryzyko jest jednak bardzo niskie i niewspółmierne do opcji nieleczenia pierwotnego raka.Każdego roku Polsce diagnozę nowotworową słyszy około 160 tysięcy pacjentów. Zarówno lekarzy, jak i chorych nadal nie satysfakcjonuje nie dość szybki dostęp do radioterapii, która jest jedną z 3 najważniejszych form leczenia w onkologii. W ciągu ostatniej dekady można było jednak zaobserwować znaczną poprawę wyposażenia szpitali i innych placówek medycznych w wysoce specjalistyczny sprzęt. Stało się to możliwe m.in. dzięki finansowaniu z Narodowego Programu Zwalczania Chorób Nowotworowych. Mimo to eksperci podkreślają, że w codziennej praktyce lekarskiej wciąż istnieją bariery, głównie natury prawnej i finansowej, utrudniające efektywne wykorzystywanie radioterapii. Zgodnie ze statystykami dotyczącymi leczenia onkologicznego, radioterapia jest skuteczną metodą leczenia w przypadku połowy dotychczas poznanych nowotworów. W przypadku guzów mało podatnych na działanie promieniowania jonizującego stosuje się terapie skojarzone, czyli połączenie radio i chemioterapii oraz innych metod leczenia. Radioterapia jest istotnym elementem terapii onkologicznej. Jej skuteczność zależy od precyzji podania wiązki promieniowania w miejsce zmiany nowotworowej przy maksymalnym ograniczeniu napromieniania w zdrowych tkankach i organach krytycznych. W przypadku nowotworów niemożliwych do całkowitego wyleczenia radioterapia może być wykorzystywane jako leczenie paliatywne, mającego na celu złagodzenie cierpienia pacjentów, przede wszystkim bólów spowodowanych przerzutami. Ponadto radioaktywne promieniowanie wykorzystywane bywa także do leczenia problemów nieonkologicznych, takich jak toczeń rumieniowaty, bliznowiec, wytrzeszcz w przebiegu choroby Gravesa-Basedowa czy wreszcie różnych schorzeń ortopedycznych. Każdy zabieg jest nieco inny, ale ogólnie pacjenta unieruchamia się zwykle w określonej pozycji, stosując specjalne taśmy, podgłówki czy nawet całe odlewy – przy każdym zabiegu pozycja powinna być bowiem identyczna. Nowoczesna radioterapia umożliwia przede wszystkim większą precyzję w terapii onkologicznej. Do guza mogą zostać dostarczone wyższe dawki promieniowania, co pozwala na oszczędzenie okolicznych narządów i tkanek. Innowacyjne metody wykorzystywane w radioterapii redukują ryzyko pojawienia się działań niepożądanych, a jest to szczególnie istotne w przypadku pacjentów z rakami okolic głowy i szyi. Nie mniej istotne jest to, że metody te skracają całkowity czas leczenia i pobytu w szpitalu. W Centrum Radioterapii Amethyst w Krakowie funkcjonuje już supernowoczesny system do pozycjonowania i monitorowania położenia pacjenta w czasie radioterapii. Jego zastosowanie pozwala na maksymalnie bezpieczne podawanie nawet wysokich dawek promieniowania. Dzięki zastosowaniu specjalistycznego systemu kamer zintegrowanych z komputerem, sprzęgających obraz bezpośrednio z akceleratorem, możliwe jest śledzenie pozycji pacjenta w kilku wymiarach. Obserwacja ułożenia prowadzona jest zarówno w trakcie przygotowania do radioterapii, jak i w czasie samego przesyłania wiązki terapeutycznej. Innym przykładem nowoczesnej radiochirurgii w onkologii jest nóż cybernetyczny - CyberKnife. To bardzo precyzyjna metoda leczenia wyznaczoną dawką promieniowania. Ma ona szerokie zastosowanie i pozwala na oszczędzenie krytycznych struktur i zdrowych tkanek, a przede wszystkim wydłuża życie pacjenta przy minimalnych skutkach ubocznych. Inna innowacyjna technika nazywa się FLASH, czyli radioterapia o bardzo dużej dawce, i zgodnie z wcześniejszymi badaniami wykorzystuje elektrony, aby zminimalizować uszkodzenie zdrowych tkanek podczas celowania w guzy. Co ważne, FLASH rzekomo osiąga te efekty w czasie krótszym niż sekunda, co może wykładniczo skrócić czas trwania sesji, w których dochodzi do napromieniowania.
Technologia druku 3D daje nam możliwość stworzenia różnych kształtów w zależności od konkretnej sytuacji, np. określonej kości. Jeżeli wydrukuje się fragment ubytku kości po resekcji nowotworowej i chcemy wszczepić materiał, który zintegruje się z tkanką kostną, a następnie odbudują się nad nim komórki, musi najpierw zostać wysterylizowany, żeby nie wprowadzać do organizmu niepotrzebnych mikrobów. Wyzwaniem dla medycyny i bioinżynierii jest odbudowa całej krtani, ponieważ przeszczepienie jej od dawcy jest procedurą obarczoną wysokim ryzykiem, biorąc pod uwagę biozgodność i możliwą akceptację narządu. Istnieje wiele możliwości przezwyciężenia tych trudności. Jednym z najnowszych i najskuteczniejszych rozwiązań jest sztuczna krtań. Odpowiedni implant powinien być biokompatybilny i spersonalizowany dla każdego pacjenta. Do wykonania takiego implantu wykorzystuje się sztuczną porowatą krtań rusztowania pokrytą kolagenem i chondrocytami. Porowate rusztowania polimerowe są używane do imitowania struktury narządów i stały się kluczowym elementem trójwymiarowej hodowli komórek. Analiza obrazów pochodzących z nowoczesnych metod tomografii komputerowej i rezonansu magnetycznego o wysokiej rozdzielczości z możliwością rekonstrukcji trójwymiarowej umożliwia bardzo precyzyjne zaplanowanie allogenicznego podłoża rekonstrukcji. Spełnia ona warunek zabiegu ''spersonalizowanego''. Anatomia i fizjologia krtani determinują parametry fizykochemiczne materiałów użytych do allogenicznej budowy tego narządu. Stosowanie metalicznych pierwiastków takich jak tytan nie jest wskazane, ze względu na brak stabilności tak ciężkiej konstrukcji oraz niski stopień adhezji komórek. Wykorzystanie materiałów ceramicznych, np. apatytu, jest ryzykowne ze względu na mikrośrodowisko śluzu, które może powodować ich degradację. Innowacyjna metoda drukowania części ciała może być przełomem w rekonstrukcji twarzy i pourazowej chirurgii plastycznej.Nad drukarką 3D, która byłaby w stanie tworzyć chrząstki uszu czy nosa pracują walijscy naukowcy. Obecnie do pourazowych rekonstrukcji twarzy na przykład po wypadkach, oparzeniach, nowotworach skóry i wadach wrodzonych, wykorzystuje się tkankę chrząstki pacjenta, najczęściej pobieraną z żeber. Niestety, zabieg ten wiąże się z bliznowaceniem w miejscu pobrania i innymi powikłaniami. Zespół z sukcesem wyizolował ludzkie komórki macierzyste pochodzące z chrząstki nosowo-przegrodowej i wykazał, że mogą one wytwarzać macierz chrząstki poza organizmem człowieka. Co ważne, ta metoda nie wymaga przeprowadzania operacji w celu pobierania chrząstek z innych części ciała pacjenta, a zabieg jest niemal nieinwazyjny. Naukowcy z powodzeniem radzą sobie z drukowaniem komórek i biomateriałów, z których są zbudowane ludzkie tkanki, ale wciąż są dalecy od stworzenia całych funkcjonalnych narządów. Druk trójwymiarowy co prawda jest coraz częściej wykorzystywany w medycynie, np. do produkcji implantów stomatologicznych lub modeli wykorzystywanych przez chirurgów do symulowania przeprowadzanych operacji. Ponadto technologia pozwala na wykorzystanie biotuszu do produkcji komórek, które pozwoliłyby opracować w pełni funkcjonujące narządy. Aby go stworzyć, należy w pierwszej kolejności stworzyć przestrzenne rusztowanie, na którym można by osadzić komórki macierzyste różnicujące się i rozrastające w konkretne tkanki. Niestety, w tym momencie nie ma możliwości aby to zrobić metodami laboratoryjnymi, bo dostępne protokoły biologiczne nie pozwalają na organizację różnych gradientów i wzorców strukturalnych w tkankach, które nie są jednorodne. Dzieje się tak ponieważ nie ma kontroli nad tym, w które miejsce tkanki trafiają właściwe komórki. Takie możliwości oferuje natomiast druk w technice trójwymiarowej, który pozwala bioinżynierom na precyzyjne kierowanie komórek. To z kolei przekłada się na lepsze organoidy, a w końcu może i umożliwić tworzenie organów. Naukowcom z Teksasu udało się wydrukować sztuczny organ, który gdy pojawia się taka konieczność uwalnia odpowiednią ilość hormonu regulującego poziom cukru we krwi. Na dodatek nowy wynalazek jest skuteczniejszy niż prototypy podobnych urządzeń, które powstały na świecie do tej pory. Choć postęp badań nad cukrzycą we współczesnej medycynie jest znaczący, a nawet inteligentne plastry dostarczające pacjentom insulinę nie są dużym zaskoczeniem, to sztuczna trzustka zdolna do wytwarzania insuliny stanowi dużo większe wyzwanie. Pionierami w tej dziedzinie są naukowcy z naszego kraju, którym już kilka lat temu jako pierwszym na świecie udało się wydrukować za pomocą technologii trójwymiarowej bioniczny odpowiednik tego organu.Bioinżynierom z Teksasu za pomocą druku 3D udało się opracować urządzenie imitujące działanie naturalnej trzustki, a także specjalny materiał hydrożelowy stanowiący osłonę dla sprzętu. Dzięki temu praca sprzętu nie zostaje zakłócona, a organizm nie odrzuca sztucznego organu. W ramach trzyletniego projektu naukowego badacze z Teksasu skupią się na tym, aby sztuczna trzustka we właściwym momencie reagowała na różny poziom cukru we krwi i w razie potrzeby uwalniała insulinę w idealnym momencie, w taki sposób, by było to najkorzystniejsze dla pacjenta. Technologia biodruku posłużyła naukowcom do opracowania techniki wytwarzania trójwymiarowych rusztowań wspomagających leczenie złamanych kości u pacjentów z cukrzycą. Rusztowanie to zbudowane jest z komórek macierzystych szpiku kostnego, morfogenicznego białka kości i makrofagów. Cukrzyca może zwiększać ryzyko złamań kości nawet o 300 procent. Wysoki poziom glukozy we krwi utrudnia też proces gojenia. Biodruk trójwymiarowy pozwoli więc usprawnić proces leczenia i ułatwić dostęp do skutecznych terapii.Na początku pandemii wywołanej koronawirusem okazało się, że szpitalom i innym placówkom medycznym nie tylko w naszym kraju brakuje odzieży ochronnej i innego wyposażenia. Prawie połowa lekarzy w Wielkiej Brytanii przyznawała, że jest zmuszona sama zaopatrywać się w odzież ochronną. W tej sytuacji społeczność zajmująca się drukiem trójwymiarowym włączyła się do produkcji takich urządzeń jak : ochronne maski, zawory tlenowe do wentylatorów, rozdzielacze do wentylatorów i respiratorów pozwalające na ich stosowanie dla kilku pacjentów, pałeczki do wymazów testów na koronawirusa, przyłbice, kabiny do kwarantanny, prowizoryczne respiratory utworzone z wyposażenia do nurkowania z akwalungiem, a nawet dźwignie pozwalające otworzyć drzwi łokciem. Bardzo ciekawym rozwiązaniem jest wytwarzanie w druku 3D łączników, pozwalających na podłączenie nawet czterech pacjentów do jednego respiratora. Ograniczenia dla urządzeń medycznych do walki z pandemią związane są najczęściej, ale nie jedynie, z brakiem możliwości ich dezynfekcji. Przykładowo, amatorskie drukarki 3D korzystające z ekstrudera wytwarzają przedmioty, które są porowate i mają bardziej szorstką powierzchnię. Nie da się ich w odpowiedni sposób zdezynfekować. Po sukcesie przy przygotowaniu specjalnego modelu 3D żyły zaatakowanej nowotworem, naukowcy z Politechniki Opolskiej planują szerszą współpracę z lekarzami. W planach jest stworzenie m.in. fantomów układu kostnego okolic miednicy i modeli tętnic przed zabiegami. Padła propozycja, żeby opracować formy, na których można by planować operacje wprowadzania stent-graftów do naczyń krwionośnych, w których zlokalizowany jest tętniak. Wprowadzenie stent-graftu do tętnicy lub żyły jest sposobem na jego zoperowanie. W tym przypadku, na podstawie przekrojów uzyskanych z rezonansu magnetycznego lub z tomografu komputerowego tworzy się model trójwymiarowy w którym można umieścić stent-graft, który później można wykorzystać w trakcie zabiegu. Kolejnym założeniem jest stworzenie fantomu układu kostnego okolic miednicy. To będzie model, na którym będą prowadzone badania ukierunkowane na zastosowania radioterapii nowotworów ginekologicznych. Fantom umożliwi badanie efektywności naświetlania radioterapeutycznego. Obecnie fantom jest w trakcie drukowania, praca nad nim wygląda inaczej niż praca nad żyłą. W przypadku żyły model, który opracowaliśmy odzwierciedlał tkanki miękkie, tutaj skupiam się na drukowaniu modelu, który odzwierciedla tkanki kostne. Po wydrukowaniu fantom będzie uzupełniony specjalnym żelem, który będzie reprezentował tkanki miękkie. W wielu przypadkach, gdy na skutek np. choroby nowotworowej fragment kości musi zostać usunięty, wykonuje się przeszczep z innej części ciała i uzupełnia brakujący fragment np. żuchwy czy kości czaszki.