3D打印噴頭在口腔癌治療中的舒適性和穩(wěn)定性

導讀：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)療基礎設施進行早期發(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口腔內(nèi)光動力治療的平臺：設計，舒適度和臨床評估 ”,，“對有效治療方式的關鍵需求”可以透明地適應資源不足的設置,。獲得手術(shù)，放射療法和化學療法治療的高費用和后勤障礙常常導致發(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,，而無需廣泛的基礎設施或手動放置光纖,。”

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,，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�,，十個受試者對設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隨訪中,，實現(xiàn)完整的腫瘤反應且無殘留疾病�,！�

“盡管我們使用了一套預定大小的涂藥器,，可以適應各種受試者，口腔和頜骨的尺寸和性別，但可以設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設計在實現(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的方法，可在口腔中穩(wěn)定且符合人體工程學地提供光,，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,。