Skuteczność takiej terapii zależy jednak nie tylko od samego akceleratora generującego promieniowanie. Równie istotne są elementy, które pozwalają tę energię skierować dokładnie tam, gdzie jest potrzebna. Właśnie w tym obszarze pojawiło się nowe rozwiązanie opracowane przez naukowców z Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Badacze stworzyli innowacyjny aplikator przeznaczony do współpracy z akceleratorem śródoperacyjnym AQURE. Choć na pierwszy rzut oka może wydawać się jedynie elementem technicznym aparatury, w praktyce decyduje o bezpieczeństwie i skuteczności całej procedury.

Radioterapia śródoperacyjna polega na jednorazowym napromienieniu tkanek bezpośrednio po wycięciu nowotworu, jeszcze na sali operacyjnej. W tym momencie kluczowe znaczenie ma sposób formowania wiązki promieniowania. To właśnie aplikator odpowiada za jej odpowiednie ukierunkowanie i równomierne rozłożenie dawki. Musi on jednocześnie minimalizować rozproszenie promieniowania i umożliwiać bezpieczną pracę zespołu chirurgicznego.

Zaprojektowanie takiego elementu okazało się wyzwaniem znacznie większym, niż mogłoby się wydawać. Konstrukcja aplikatora musi spełniać wiele pozornie sprzecznych wymagań. Powinna być lekka, przezroczysta i biokompatybilna, a jednocześnie odporna na działanie promieniowania. Dodatkowo jego ścianki powinny być możliwie cienkie, aby ograniczyć wielkość nacięcia chirurgicznego, ale równocześnie wystarczająco wytrzymałe, by zapewnić stabilność całej konstrukcji.

Nad rozwiązaniem tego problemu pracował zespół badaczy we współpracy z Wielkopolskim Centrum Onkologii oraz centrum druku 3D CADXPERT. Analizy obejmowały zarówno symulacje komputerowe, jak i testy różnych materiałów oraz wariantów konstrukcyjnych.

Wyniki badań pokazały, że materiały tradycyjnie stosowane w konstrukcjach technicznych nie spełniają wszystkich wymagań jednocześnie. Stal, aluminium czy pleksi prowadziły albo do nadmiernej masy urządzenia, albo wymagały zbyt grubych ścianek, co czyniło je niepraktycznymi w warunkach sali operacyjnej.

Przełom nastąpił dopiero po zmianie samej koncepcji konstrukcyjnej. Zamiast prostych ścianek zastosowano formę, która stopniowo zwęża się w kierunku końcówki wprowadzanej do ciała pacjenta. Takie rozwiązanie pozwoliło zachować stabilność przy głowicy akceleratora, a jednocześnie ograniczyć ingerencję chirurgiczną.

Równie ważny okazał się wybór technologii produkcji. Zastosowanie przezroczystej, biokompatybilnej żywicy MED610 oraz technologii druku 3D umożliwiło odwzorowanie skomplikowanej geometrii aplikatora z bardzo dużą dokładnością. Wykorzystana technika PolyJet pozwoliła stworzyć element, którego wykonanie przy użyciu tradycyjnych metod produkcyjnych byłoby znacznie trudniejsze.

Kluczowym etapem prac były pomiary dozymetryczne, które potwierdziły, że opracowany aplikator spełnia wszystkie wymagania stawiane urządzeniom stosowanym w radioterapii śródoperacyjnej. Oznacza to, że wiązka promieniowania może być dostarczana w sposób kontrolowany i bezpieczny.

Znaczenie tego rozwiązania wykracza poza jeden konkretny projekt. Nowy aplikator jest dostosowany do realiów pracy na sali operacyjnej, co ułatwia jego stosowanie przez lekarzy i zwiększa komfort pacjentów. Jednocześnie stanowi przykład tego, jak technologie addytywne mogą zmieniać współczesną medycynę. Druk 3D coraz częściej pojawia się w projektowaniu implantów, narzędzi chirurgicznych czy elementów aparatury medycznej. W przypadku radioterapii śródoperacyjnej otwiera to drogę do kolejnego kroku, czyli tworzenia aplikatorów dopasowanych do indywidualnej anatomii pacjenta i konkretnego rodzaju zabiegu.

Jeśli ten kierunek rozwoju zostanie utrzymany, przyszłość radioterapii może oznaczać nie tylko coraz bardziej precyzyjne napromienianie nowotworów, lecz także rozwiązania projektowane niemal na miarę pojedynczego pacjenta.

Źródło: Narodowe Centrum Badań Jądrowych