E. Dąbrowska^1,2, A. Zawadzka¹, P. Kukołowicz¹, P. Kowalczyk³, R. Podgórski³, M. Wojasiński³, T. Ciach³, R. Graczyk⁴, T. Zawistowski⁵

¹Zakład Fizyki Medycznej, Centrum Onkologii-Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie, 

W.K. Roentgena 5, 02-781 Warszawa

²Zakład Fizyki Biomedycznej, Uniwersytet Warszawski, ul. Pasteura 5, 02-093 Warszawa

³Zakład Biotechnologii i Inżynierii Bioprocesowej, Politechnika Warszawska, Ludwika Waryńskiego 1, 00-645 Warszawa

⁴Centrum Badań Kosmicznych PAN, Bartycka 18A, 00-716 Warszawa 

⁵Creotech Instruments S.A.

Technologia druku 3D umożliwia potencjalnie lepszą dokładność dopasowania bolusa do anatomii pacjenta, co może znacznie wpłynąć na napromienienie pełną dawką terapeutyczną guzów naciekających skórę lub tkanki podskórne. Celem niniejszej pracy było porównanie dawki na powierzchni fantomu obliczonej przez system planowania leczenia i zmierzonej filmami Gafchromic. Ponadto na podstawie obrazowania CT poddano ocenie przyleganie drukowanych bolusów do powierzchni fantomu.

W celu wykonania niniejszej pracy został zeskanowany fantom antropomorficzny głowy i szyi. Na podstawie wykonanego badania CT, w systemie planowania leczenia Eclipse (v. 13.6, Varian Medical Systems) wygenerowano bolus w obszarze krtani. Na podstawie pliku DICOM skonwertowanego do formatu STL zostały wydrukowane trzy bolusy: wypełniony strukturą plastra miodu (A), pusty (B) oraz wypełniony żelatyną (C).  Bolusy zostały wydrukowane w technologii FDM (Fused Deposition Modeling) z polimeru PLA (PolyLactic Acid). Następnie na skanach CT wykonanych dla każdego bolusa, przygotowano pole otwarte z kąta głowicy 0° oraz plan leczenia techniką IMRT, którymi trzykrotnie napromieniono fantom z odpowiednim bolusem. Ponadto fantom z bolusem A i B został napromieniony planem leczenia IMRT przygotowanym dla bolusa C. Dawki na powierzchni fantomu zostały zmierzone filmami Gafchromic EBT3 (Radiation Products Design Inc.). Z systemu planowanie leczenia odczytano obliczone na powierzchni fantomu dawki, a także sprawdzono jednostki Hounsfielda (HU) wydrukowanych bolusów.

W ramach niniejszej pracy porównano dawki zmierzone na powierzchni fantomu z wykorzystaniem dozymetrii filmowej z dawkami odczytanymi z systemu planowania leczenia. Dla pola prostopadłego do powierzchni bolusa otrzymano różnice 3,7%, 9,4%, 4,0%, odpowiednio dla bolusa A, B i C. W przypadku napromienienia fantomu planami leczenia przygotowanymi techniką IMRT otrzymano różnice: 1,6%, 7,8% i 5,3%. W wyniku 

napromienia bolusa A i B planem leczenia IMRT dla bolusa C otrzymano różnice odpowiednio 4,3%, 4,4%. Pomimo wykonania zindywidualizowanych bolusów 3D na skanach CT zaobserwowano obszary odstawania bolusa od powierzchni fantomu, co może być spowodowane jakością wykorzystanego do badania fantomu. Analiza jednostek HU wykazała, że tylko dla bolusa C gęstość elektronowa jest zbliżona do gęstości tkanek miękkich (HU = -47.79). Dla bolusa A i B jednostki HU wynoszą odpowiednio -594.58 oraz -807,81.      

Na podstawie wstępnych wyników pracy można stwierdzić, iż każdy z wydrukowanych bolusów umożliwia przygotowanie akceptowalnego planu leczenia, jednakże tylko bolus C ma jednostki HU zbliżone do tkanek miękkich. Pomimo zindywidualizowanego procesu przygotowania bolusa zauważono obszary odstawania bolusa od powierzchni fantomu. Pierwsze podejście do zagadnienia mającego na celu wdrożenie druku 3D do leczenia wiązkami zewnętrznymi stanowi podstawę do dalszej pracy.