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(shì),，在巴基斯坦,，斯里蘭卡和印度等發(fā)展中國(guó)家,，尤其是在口腔癌方面,，這種疾病尤其嚴(yán)重,，因?yàn)檫@些國(guó)家沒有必要的醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行早期發(fā)現(xiàn)和治療,。

來(lái)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(jìn)行人體工程學(xué)口腔內(nèi)光動(dòng)力治療的平臺(tái)：設(shè)計(jì)，舒適度和臨床評(píng)估 ”,，“對(duì)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(fèi)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(huì)造成嚴(yán)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(xì)胞毒性療法,，稱為光動(dòng)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(zhǎng)相互作用,，就會(huì)造成目標(biāo)性損傷。它幾乎沒有副作用,，不會(huì)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(duì)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(jìn)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(zhǔn)的劑量測(cè)定法和口部支架組成，可用于在有意識(shí)的受試者中進(jìn)行PDT,，而無(wú)需廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施或手動(dòng)放置光纖,。”

該研究小組的目標(biāo)是評(píng)估其3D打印口腔PDT涂抹器的臨床實(shí)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(gè)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(zhǔn)的劑量測(cè)定法傳遞到特定的病變大小,。該團(tuán)隊(duì)使用Autodesk Fusion 360來(lái)設(shè)計(jì)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(cè)試的三點(diǎn)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(duì)十個(gè)受試者進(jìn)行了一項(xiàng)研究，該研究得到麻省綜合醫(yī)院合作伙伴機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)的批準(zhǔn),。

一位醫(yī)生在每個(gè)受試者的內(nèi)頰上放置了三個(gè)基準(zhǔn)墨水標(biāo)記,，并測(cè)試了頰頰前后頰和后磨牙位置十分鐘，一個(gè)接一個(gè)。為了記錄這三個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),，用尺寸相似的內(nèi)窺鏡,，直徑為5.5 mm的攝像頭和6個(gè)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(duì)舒適度和疲勞度進(jìn)行評(píng)分,，其中1個(gè)因涂抹器而不會(huì)感到不適,，而5個(gè)因涂抹器而不會(huì)令人感到不適�,！�

每個(gè)主題都被問三個(gè)問題：

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

視頻和圖像處理方法的流程圖,，用于計(jì)算模擬的頰部前頰，頰后頰或后磨牙位置的基準(zhǔn)油墨標(biāo)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(shí)際上記錄了測(cè)試過程中墨跡的運(yùn)動(dòng),，以評(píng)估施涂器的穩(wěn)定性。使用MATLAB中的自定義設(shè)計(jì)算法來(lái)處理視頻,。他們確定涂抹器確實(shí)穩(wěn)定,，并且能夠“將十個(gè)健康志愿者的光線精確地傳遞到目標(biāo)位置�,！贝送�,，十個(gè)受試者對(duì)設(shè)備的總體評(píng)價(jià)為舒適，盡管其中一個(gè)確實(shí)向涂抹者報(bào)告了“無(wú)容忍”,。頰后頰位置,。

其中五名受試者已確認(rèn)T1N0M0口腔癌病變，無(wú)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(jià)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(tái),，在這些患者的初始組織病理學(xué)隨訪中,，實(shí)現(xiàn)完整的腫瘤反應(yīng)且無(wú)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(kuò)展到定制的患者治療,。具體來(lái)說,，由于基于圖像的3D打印技術(shù)的進(jìn)步以及臨床環(huán)境中低成本，高質(zhì)量3D打印機(jī)的可用性不斷提高,，個(gè)性化涂藥器可以在手術(shù)時(shí)快速打印出來(lái),。

“ 3D可打印光施加器的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的照射時(shí)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(shí)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(guó)家,，我們報(bào)告了一種可負(fù)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(gè)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,。