詳細: 肝臓がん治療における 3D プリントの応用

出典: MESEA 3Dプリンティング

3D プリント技術の継続的な発展により、人類は複製可能で構造的に複雑な 3D プリント生体医学モデルを作成できるようになりました。これらのモデルは、人体の解剖学的領域を正確に再現し、人体組織をシミュレートするため、臨床医は、より正確な線量測定を実行するなど、手術計画を最適化するためにこれらのモデルを使用し、侵襲性の高い手術が患者の長期的な回復に与える影響を最小限に抑えます。 3D プリント生物モデルソリューションプロバイダーの中には、すでに英国国民保健サービスと商業運用のために協力しているところもあります。

最近、3D LifePrintsというプロジェクトで、放射線治療を受けようとしている肝臓がん患者のために、パーソナライズされた3Dプリント肝臓を開発し、製造しました。肝臓がんの治療には、切除、塞栓術、標的療法、免疫療法、化学療法、放射線療法など多くの方法があり、その中でも放射線療法は最も効果的な方法の1つですが、独自のリスクと複雑さも伴います。正確な放射線療法線量測定は効果的な治療に不可欠です。

図 1: Simpleware ソフトウェアにインポートされた肝臓 MRI スキャン従来の介入前評価および計画では、臨床医がさまざまな患者の画像データスキャンを確認し、X 線を使用して評価領域に目標の放射線量を照射します。現在、CT/MRI スキャン画像を 2D 画面に表示する以外に、手術を事前に計画する方法はほとんどありません。 3D プリントモデルにより、外科医は患者の解剖学的構造をより深く理解できるようになり、放射線量の使用と既知の空洞容積を測定することで肝臓周囲の被ばく量を正確に推定できるようになります。

3D医療セグメンテーションから3Dプリントまで

図 2: 3D プリントされたポリマー肝臓モデルこの例では、MRI スキャンからの患者画像データが医療モデリングソフトウェアにインポートされ、対象領域がセグメント化されました。ソフトウェアは画像データを処理した後、ポリマージェット 3D プリンターを使用して 3D プリントできるほど正確な肝臓モデルを生成します。重ね合わせた DICOM 画像データは、専用の医療セグメンテーションソフトウェアに直接インポートされ、軸方向と平面方向に適切に位置合わせされます。統合されたしきい値変換ツールを使用して、3D レンダリングを生成し、視覚化できます。「しきい値によるペイント」と自動グローバルマスク調整ツールを使用して、さらに調整を行うことができます。セグメンテーション処理によって生成された 3D メッシュモデルは、印刷前の処理のために 3D プリンタースライスソフトウェアにエクスポートされます。 3D モデルには、放射性同位元素サンプルを保管するのに適した 3 つの空洞が含まれています。空洞のサイズはそれぞれ異なり (直径 4 mm、11 mm、40 mm)、さまざまなサイズの腫瘍をシミュレートします。

図 3: MRI スキャナー内の 3D プリント肝臓モデル概要<br /> 英国では毎年6,000件以上の肝臓がんの新規症例があり、5年相対生存率は約31%です。肝細胞は放射線に対して非常に敏感です。手術の効果を最大限に高めながら、患者の肝臓への長期的な副作用を抑えるには、的を絞った計画的な介入が必要です。 3D 医療モデリングと 3D プリントを使用して患者固有の 3D 肝臓モデルを作成できますが、その場合、肝臓と腫瘍の境界を特定することが特に重要になります。 3D モデルは、臨床医が治療オプションを決定する前に腫瘍を理解するのに役立ち、それによって周囲の組織への放射線被曝のリスクを減らし、腎臓への損傷を最小限に抑えることができます。

詳細: 肝臓がん治療における 3D プリントの応用

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