3D打印噴頭在口腔癌治療中的舒適性和穩(wěn)定性

導(dǎo)讀：口腔癌在世界范圍內(nèi)呈上升趨勢，在巴基斯坦，斯里蘭卡和印度等發(fā)展中國家，尤其是在口腔癌方面，這種疾病尤其嚴重，因為這些國家沒有必要的醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施進行早期發(fā)現(xiàn)和治療。

來自波士頓和印度的一組研究人員在他們的論文中解釋說：“ 使用低成本，模塊化3D打印組件進行人體工程學(xué)口腔內(nèi)光動力治療的平臺：設(shè)計，舒適度和臨床評估 ”，“對有效治療方式的關(guān)鍵需求”可以透明地適應(yīng)資源不足的設(shè)置。獲得手術(shù)，放射療法和化學(xué)療法治療的高費用和后勤障礙常常導(dǎo)致發(fā)展為難以控制的高發(fā)病率晚期疾病。即使在治愈的情況下，這些方法在美容和功能上也會造成嚴重的副作用。研究人員寫道：“另一種有效的口腔癌治療方法是基于光的空間靶向細胞毒性療法，稱為光動力療法（PDT）。”

（全球癌癥觀察站）

PDT使用積聚在腫瘤中的光敏劑分子，一旦它與特定的光波長相互作用，就會造成目標性損傷。它幾乎沒有副作用，不會造成毀容或感覺喪失，并且在良好的治療后愈合和上皮壞死方面已顯示出良好的臨床效果。對于醫(yī)療資源較少的地區(qū)，PDT療法的翻譯非常有幫助，因此可以在門診就診，而3D打印的口腔涂藥器將在此過程中提供巨大幫助。

研究小組在論文中繼續(xù)說道：“盡管PDT能夠很好地治愈口腔粘膜，但缺乏可靠的口腔內(nèi)光傳遞技術(shù)使它的廣泛應(yīng)用受到了限制�！�

“利用3D打印技術(shù)的先進性，我們開發(fā)了一種口腔內(nèi)光傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)由模塊化3D打印光施加器和預(yù)先校準的劑量測定法和口部支架組成，可用于在有意識的受試者中進行PDT，而無需廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施或手動放置光纖。”

該研究小組的目標是評估其3D打印口腔PDT涂抹器的臨床實用性和人體工程學(xué)，這些涂抹器旨在舒適，穩(wěn)定地為患者的口腔病變提供光。

研究人員解釋說：“在這里，患者口腔，牙齒和頜骨的自然結(jié)構(gòu)為將光纖固定在適當(dāng)位置提供了支撐和穩(wěn)定性，避免了使用任何柱子，支架，反射器或光導(dǎo)管�！�

口腔中三個不同區(qū)域的涂抹器的3D示意圖。這些照片展示了在人體工程學(xué)臨床研究中使用的帶有涂抹器（1），咬合翼（2）和內(nèi)窺鏡（3）的集成單元。

連接到光纖的3D打印的口腔內(nèi)涂藥器分為兩部分-咬合器和涂藥器。這些塊將施加器的角度定位，然后將合適的束斑以及預(yù)先校準的劑量測定法傳遞到特定的病變大小。該團隊使用Autodesk Fusion 360來設(shè)計照明器，并使用VeroBlue和VeroBlack燈絲將它們印刷在Stratasys Objet Pro系統(tǒng)上。

在人體工程學(xué)研究中測試的三點帶有墨水痕跡的口腔照片。

為了確定敷貼器的穩(wěn)定性和舒適性，研究人員對十個受試者進行了一項研究，該研究得到麻省綜合醫(yī)院合作伙伴機構(gòu)審查委員會的批準。

一位醫(yī)生在每個受試者的內(nèi)頰上放置了三個基準墨水標記，并測試了頰頰前后頰和后磨牙位置十分鐘，一個接一個。為了記錄這三個點的運動，用尺寸相似的內(nèi)窺鏡，直徑為5.5 mm的攝像頭和6個LED代替了光導(dǎo)纖維。

研究人員解釋說：“要求受試者以1到5的數(shù)字對舒適度和疲勞度進行評分，其中1個因涂抹器而不會感到不適，而5個因涂抹器而不會令人感到不適�！�

每個主題都被問三個問題：

• 十分鐘內(nèi)身體有不適嗎？
• 對您的嘴巴感到疲勞或麻木。
• 您是否愿意立即在同一站點重復(fù)另一個十分鐘的間隔？
  

視頻和圖像處理方法的流程圖，用于計算模擬的頰部前頰，頰后頰或后磨牙位置的基準油墨標記的質(zhì)心，該位置由安裝在口腔涂藥器上的USB內(nèi)窺鏡成像。

另外，內(nèi)窺鏡實際上記錄了測試過程中墨跡的運動，以評估施涂器的穩(wěn)定性。使用MATLAB中的自定義設(shè)計算法來處理視頻。他們確定涂抹器確實穩(wěn)定，并且能夠“將十個健康志愿者的光線精確地傳遞到目標位置�！贝送猓�十個受試者對設(shè)備的總體評價為舒適，盡管其中一個確實向涂抹者報告了“無容忍”。頰后頰位置。

其中五名受試者已確認T1N0M0口腔癌病變，無淋巴結(jié)受累，PDT治療后數(shù)月，未顯示癌病變，纖維化或瘢痕形成。這表明，將3D打印的涂抹器與廉價的光纖和基于LED的光源搭配使用，“可作為口腔內(nèi)光傳遞的完整平臺，在這些患者的初始組織病理學(xué)隨訪中，實現(xiàn)完整的腫瘤反應(yīng)且無殘留疾病。”

“盡管我們使用了一套預(yù)定大小的涂藥器，可以適應(yīng)各種受試者，口腔和頜骨的尺寸和性別，但可以設(shè)想將此方法擴展到定制的患者治療。具體來說，由于基于圖像的3D打印技術(shù)的進步以及臨床環(huán)境中低成本，高質(zhì)量3D打印機的可用性不斷提高，個性化涂藥器可以在手術(shù)時快速打印出來。

“ 3D可打印光施加器的人體工程學(xué)設(shè)計在實現(xiàn)更長的照射時間以及提高治愈性PDT所需的光傳輸精度方面具有顯著的實際好處。隨著世界范圍內(nèi)醫(yī)療保健和癌癥發(fā)病率的增加，尤其是在發(fā)展中國家，我們報告了一種可負擔(dān)的方法，可在口腔中穩(wěn)定且符合人體工程學(xué)地提供光，該方法可與低成本，便攜式，電池供電的光纖耦合一起使用基于LED的光源�！�

這只是3D打印成功用于癌癥治療的又一個很好的例子。

該論文的共同作者是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，F(xiàn)ilip Cuckov，Jonathan P. Celli和Tayyaba Hasan。