3D-Druck von patientenindividuellen Bolusvorrichtungen für die Strahlentherapie
Bis 2040 wird ein Anstieg der weltweiten Krebsfälle auf 29,5 Millionen pro Jahr erwartet. Während die Fallzahlen steigen, arbeiten medizinische Fachleute angestrengt an der Entwicklung wirksamerer Behandlungen. Gegenwärtig setzt die Medizin im Kampf gegen Krebs mehrere Behandlungsmethoden ein, wobei je nach Fall Operationen, Chemotherapie und Strahlentherapie allein oder in Kombination in Frage kommen.
Der technologische Fortschritt spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung verbesserter Behandlungsmöglichkeiten, wobei Effizienz, Behandlungsniveau, Patientenerfahrung und klinische Ergebnisse zu den wichtigsten Aspekten gehören.
Im Bereich der Strahlentherapie ist Adaptiiv eines der Unternehmen, die neue Technologien einsetzen, um die Behandlungsmöglichkeiten weiterzuentwickeln. Seine behördlich zugelassene Software wird in der Radiologie für das Design von patientenspezifischen Bolusvorrichtungen und Brachytherapie-Applikatoren zur Krebsbehandlung verwendet. Nach dem Design fertigt Adaptiiv die Vorrichtungen über seinen Service „Adaptiiv On Demand“ und versendet sie an das Krankenhaus. 3D-Druck und biomedizinische Materialien sind der Schlüssel, um maßgeschneiderte, patientenspezifische Vorrichtungen zu schaffen, die eine höhere klinische Präzision und verbesserte Effizienz ermöglichen.
Kontakt zum Vertriebsteam von Formlabs Medical
Ob Sie patientenspezifische chirurgische Instrumente erstellen möchten oder Prototypen kardiologischer Medizinprodukte anfertigen: Wir stehen Ihnen zur Seite. Hinter Formlabs Medical steht ein engagiertes Spezialistenteam, das Sie und Ihr Unternehmen bei Bedarf mit professioneller Hilfe unterstützt.
Konventionelle Bolusvorrichtungen für die Strahlentherapie
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) wird bei mehr als 50 % der Behandlungspläne von Krebspatient*innen eine Strahlentherapie eingesetzt. Dies schließt einige der häufigsten Krebsarten ein, wie Brust-, Lungen-, Darm- und Hautkrebs.
Bei der Strahlen- oder Radiotherapie werden hochenergetische Strahlen eingesetzt, um die DNA von Krebszellen zu zerstören. Die Patient*innen werden während der Bestrahlung mit zusätzlichen Vorrichtungen ausgestattet, vor allem bei Hautkrebs und oberflächlichen Tumoren. Diese Vorrichtungen optimieren die Strahlungsdosierung oder schirmen gesundes Gewebe vor der Strahlung ab. Solche Vorrichtungen für die Strahlentherapie umfassen:
- Konventionelle Bolusvorrichtungen zur Verbesserung der Dosisverteilung
- Fixierungshilfen zur Bewegungseinschränkung während der Behandlung und zur Erleichterung der Behandlungsvorbereitung
- Elektronenblenden zur Abschirmung des gesunden Gewebes vor der Strahlung
- Oberflächen-Brachytherapie-Applikatoren, die es ermöglichen, durch genau positionierte Katheter kleine Strahlungsquellen zu verabreichen
Ein herkömmlicher Bolus, der bei der externen Strahlentherapie (Photonen und Elektronen) verwendet wird, kann ein flaches Stück gummiartigen Materials sein, das auf die Haut aufgelegt wird, um sicherzustellen, dass die richtige Strahlendosis den Tumor erreicht. Herkömmliche Bolusvorrichtungen sind oft ungenau zusammengefügt, was in manchen Fällen zu Luftlöchern und damit potenziell zu einer Unterdosierung des Tumors oder einer Überdosierung von gesundem Gewebe führen kann.
Brachytherapie-Applikatoren werden über dem zu behandelnden Bereich auf der Haut platziert und verwenden Katheter als Kanäle, über welche die Strahlung abgegeben wird. Dieses manuelle Vorgehen ist zeitaufwendig und die Erstellung einer patientenindividuellen Vorrichtung beansprucht oft zwei bis sechs Tage. Eine weitere Herausforderung bei der Nutzung von Brachytherapie-Applikatoren ist die für die jeweilige Patientenanatomie optimale Platzierung des Katheters. Eine unzureichende Platzierung der Katheter kann eine suboptimale Behandlung zur Folge haben.
Formlabs' biokompatible Kunstharze: Ein umfassender Leitfaden zur Wahl des richtigen Materials
Formlabs bietet derzeit mehr als 40 einzigartige Materialien für den Stereolithografie-3D-Druck (SLA). Dieses Dokument hilft dabei, unsere biokompatiblen Angebote zu vergleichen und die beste Lösung für Ihre medizinischen Anwendungen zu finden.
Herausforderungen bei der manuellen Fertigung herkömmlicher Bolusvorrichtungen
In der Strahlentherapie ist das Erstellen eines herkömmlichen Bolus ein umständlicher und zeitaufwendiger Prozess. Herkömmliche Materialien wie erhitztes Dentalwachs und Superflab (eine gummiartige Folie) sind schwer zu bearbeiten. Das Verfahren und die Materialien sind variabel und nicht standardisiert.
Die Herstellung von Brachytherapie-Applikatoren umfasst zusätzliche manuelle Messungen und den Einsatz von Kathetern, wodurch ein erhebliches Fehlerpotenzial entsteht.
Stellt sich heraus, dass die Vorrichtung eine schlechte Passung hat, ist wahrscheinlich eine Neuanfertigung erforderlich, sodass der Formenbau und der Gussprozess wiederholt werden müssen. Das bedeutet mehr Arbeit für das Behandlungsteam, zusätzliche Materialkosten und mehr Patiententermine.
Die manuelle Fertigung herkömmlicher Bolusvorrichtungen verschwendet somit sowohl Material als auch Zeit, zudem beeinträchtigen die resultierenden Vorrichtungen häufig die Behandlungsgenauigkeit. Aufgrund dieser Frustration sehen sich viele Fachleute heute nach alternativen Methoden um.
Erschließen Sie mit Formlabs-3D-Druck die patientenspezifische Versorgung bei der Strahlentherapie
Erfahren Sie von Fachleuten der Strahlenonkologie des Memorial Sloan Kettering Cancer Center, des Centre Hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM) und von USF Health, wie der 3D-Druck mit Formlabs die personalisierte Gesundheitsversorgung greifbar macht.
Die Stärken von Adaptiiv
Zeit, Ressourcen, Patientenkomfort und Genauigkeit sind für Gesundheitsversorger von größter Bedeutung. Dr. James Robar, Professor und Leiter der medizinischen Physik in der Abteilung für Strahlenonkologie der Dalhousie University, hat sich in seiner gesamten Laufbahn mit Strahlenonkologie beschäftigt. Er stellte fest, dass Planung, Geräte und Technologie zwar dem neuesten Stand der Technik entsprachen, die verwendeten Bolusvorrichtungen jedoch die Wirksamkeit der Behandlungen beeinträchtigten.
Robar verglich einen 3D-gedruckten Bolus mit einem Standard-Bolus aus Vinylgel für die Strahlentherapie der Brustwand nach einer Mastektomie und veröffentlichte 2017 einen Artikel zu diesem Thema, durch welchen er mit Alex Dunphy in Kontakt kam. Gemeinsam gründeten die beiden Adaptiiv mit dem Ziel, „das letzte Stück der Strahlentherapie zu digitalisieren und Ärzte in die Lage zu versetzen, den von ihnen entwickelten Plan umzusetzen“, so Dunphy.
Seine Erfahrung mit konventionellen Arbeitsabläufen veranlasste Robar dazu, die digitalen Prozesse von Adaptiiv zu entwickeln. Heute arbeitet Adaptiiv mit Krebszentren in den USA und weltweit zusammen und testet und erweitert kontinuierlich sein Angebot.
Digitale Arbeitsabläufe für Bolusvorrichtungen
2017 entwickelte Adaptiiv erstmals eine behördlich zugelassene (FDA, CE) Software für den klinischen Einsatz und validierte 3D-Drucker für die Eigenfertigung. Mit der Software von Adaptiiv können Ärzt*innen patientenindividuelle Bolusvorrichtungen entwerfen und diese dann mit eigenen Druckern herstellen.
Als die Covid-19-Pandemie ausbrach, waren auch Krebszentren stark beeinträchtigt. In vielen Fällen bedeutete dies, dass die Ressourcen für den klinikinternen Druck fehlten. Außerdem, so Dunphy, „erkannten wir mit der Zeit, dass Krebszentren Krebs behandeln und keine kleinen Fertigungsbetriebe sein wollen. Deshalb haben wir Adaptiiv On Demand ins Leben gerufen, einen Service, der es Krebszentren ermöglicht, ihre Teile in der Software von Adaptiiv zu entwerfen und sie dann über die behördlich zugelassene Lösung Adaptiiv On Demand zu bestellen.“
SLA-3D-Druckteile nachzuhärten hilft dabei, ihre maximalen mechanischen Eigenschaften und höchste Maßgenauigkeit zu erreichen. Der Form Cure L eignet sich für große Druckteile oder die Verarbeitung mehrerer Drucke für einen höheren Durchsatz.
Dank dieser Lösung können Ärzt*innen einen Bolus mithilfe der Software von Adaptiiv entwerfen und die Datei an Adaptiiv senden. Mit diesem Prozess hat Adaptiiv die vollständige Digitalisierung des Fertigungsverfahrens erreicht. Die Fertigungsanlage von Adaptiiv stellt die Bolusvorrichtung her und versendet sie per Post an das Krankenhaus, sodass sich Ärzt*innen statt auf den Fertigungsprozess voll auf die Patientenversorgung konzentrieren können.
„Als wir in die Fertigung einstiegen, wurde deutlich, dass wir einen Drucker brauchten, der in der Lage ist, alle unsere Lösungen zu drucken. Außerdem benötigten wir einen hohen Durchsatz bei geringen Ausfallzeiten. Formlabs bietet eine strenge Qualitätskontrolle bei den Druckern, einen hervorragenden Kundenservice und einen Fokus auf die behördliche Konformität.“
Alex Dunphy, Geschäftsführer und Mitbegründer, Adaptiiv
Adaptiiv verwendet Formlabs' SLA-3D-Drucker Form 3B+ für die Gesundheitsbranche, um die patientenspezifischen Applikatoren für die HDR-Oberflächen-Brachytherapie zu drucken, die mit der firmeneigenen Software entworfen wurden. Der Form 3B+ hat einen geringen Platzbedarf und bietet Zugang zu einer Bibliothek von Hochleistungsmaterialien, einschließlich biokompatibler, sterilisierbarer Materialien, die in der FDA-registrierten und nach ISO 13485 zertifizierten Anlage von Formlabs produziert werden.
Durch die betriebsinterne Fertigung mittels 3D-Druck ist Adaptiiv On Demand in der Lage, kundenindividuelle Vorrichtungen binnen drei bis fünf Tagen herzustellen, was eine drastische Verkürzung der Durchlaufzeit und eine Verbesserung der Effektivität der Bolusvorrichtungen bedeutet.
Aufbau eines neuen Medizintechnikunternehmens mit additiver Fertigung von Formlabs
Hören Sie von drei inspirierenden Startups alles über ihre Erfahrungen beim Aufbau eines brandneuen Unternehmens, während sie zugleich ihre ersten Medizinprodukte auf den Markt brachten. Die Unternehmen gewähren uns Einblick darin, warum sie sich als Partner in diesem Prozess für Formlabs entschieden haben und wie sie die additive Fertigung eingesetzt haben.
Behördliche Freigabe
Hersteller von Medizinprodukten müssen eine ganze Reihe regulatorischer Hürden nehmen. Für Adaptiiv bedeutete dies die Freigabe von Software, Fertigungsplattformen und Materialien. Dies ist ein langwieriger Prozess, der mehrere Prüfungen und das Führen von Stammdokumentation erfordert. Adaptiiv validiert alle seine Teile wie auch seine Materialien betriebsintern.
Als Adaptiiv in die Oberflächen-Brachytherapie einstieg, wurde schnell klar, dass das Team ein transparentes Material benötigte, um die Tunnel im Inneren der Teile sichtbar zu machen. Dunphy erklärt: „Intrakavitäre und interstitielle Brachytherapie erfordern ein Material, das sicher im menschlichen Körper verwendet werden kann.“ Daher musste das Team ein Material finden, das sowohl biokompatibel als auch transparent ist.
3D-gedruckte Bolusvorrichtungen werden patientenindividuell maßgefertigt.
Die engen Toleranzen machen es möglich, die Kanäle in diesem Brachytherapie-Applikator mit 3D-Druck umzusetzen.
„Formlabs war der einzige Materialhersteller, der diese Anforderungen erfüllte. Das war der Ausgangspunkt, doch bald erkannten wird, dass die 3D-Drucker von Formlabs auch die zuverlässigsten Drucker auf dem Markt sind und das Unternehmen bei den Druckmaterialien eine Vorreiterrolle einnimmt.“
Alex Dunphy, Geschäftsführer und Mitbegründer, Adaptiiv
Für Anwendungen in der Oberflächen-Brachytherapie wird transparentes Kunstharz eingesetzt. Formlabs' Clear Resin ist ein starres Material, das auf nahezu vollständige optische Transparenz poliert werden kann. Er weist eine hohe Auflösung und glatte Oberflächenbeschaffenheit auf. Das transparente und steife Material ist ideal für die Darstellung innerer Merkmale, was für Brachytherapie-Tunnel essenziell ist. Für intrakavitäre interstitielle Brachytherapie-Applikatoren kommt BioMed Clear Resin zum Einsatz, ein nach USP Klasse VI zertifiziertes Material, das für biokompatible Anwendungen mit langfristigem Haut- oder Schleimhautkontakt verwendet werden kann.
Wie Dunphy hervorhebt, ist einer der Vorteile des Drucks mit Formlabs-SLA-Druckern die Bandbreite der verfügbaren Materialien. „Das Engagement von Formlabs für neue Materialien und Harze, zusätzlich zu ihrer bestehenden Palette an behördlich zugelassenen Harzen, machte die Entscheidung [für eine Zusammenarbeit mit Formlabs] umso naheliegender.“ Von elastisch bis hin zu biokompatibel und transparent sind Kunstharze mit einer großen Bandbreite an Materialeigenschaften erhältlich, was es Adaptiiv ermöglicht, seiner Kundschaft stets das optimale Produkt zu liefern.
Proben der BioMed-Kunstharze
Jedes Probestück umfasst geprägte und hervorgehobene Merkmale, Ausschnittstärken von 0,5–2 mm sowie behördliche Regulierungen des jeweiligen Kunstharzes.
Patientenversorgung im Fokus
Die Verbesserung der Behandlungsergebnisse und der Patientenerfahrung stehen für Adaptiiv an erster Stelle. Ein Bestrahlungsteam in Puerto Rico, das einen neun Monate alten Patienten behandelte, war nicht in der Lage, einen Applikator für die pädiatrische Brachytherapie zu finden, der auch nur annähernd passte. Auf der Suche nach einer Lösung wandte das Team sich an Varian, ein Unternehmen von Siemens Healthineers, das sie an Adaptiiv verwies.
Mit seiner Software-Plattform entwarf Adaptiiv fünf Probe-Applikatoren, die zur Modifizierung einer bestehenden Vorrichtung verwendet werden können. Durch die Fertigung mit 3D-Druck war das Team in der Lage, biokompatible und sterilisierbare Vorrichtungen bereitzustellen, die perfekt auf die Patientenanatomie abgestimmt sind.
Das Maß an patientenindividueller Versorgung, das der 3D-Druck ermöglicht, macht die Behandlung zugänglicher und effektiver. Dunphy sagt: „Wir bieten dem Markt einen Zugang zu Personalisierung, was ohne spezielle Fertigkeiten, Produktionswerkzeuge und große Budgets nicht in geregelter Form möglich wäre. Was wir anbieten, ist der Zugang zur Personalisierung im großen Maßstab.“
Nachgewiesene Vorteile der additiven Fertigung bei führenden Medizintechnikunternehmen
Erfahren Sie, wie Hersteller von Medizinprodukten die additive Fertigung statt konventioneller Prozesse einsetzen, in einer Podiumsdiskussion mit Enovis Surgical und restor3d.
Der Bolus der Zukunft
Mit der Software-Plattform von Adaptiiv on Demand können patientenspezifische Bolusvorrichtungen entworfen werden, die dann speziell 3D-gedruckt werden. Das Team arbeitet auch aktiv an der Erweiterung seines Angebots und will Gesundheitsversorgern mithilfe digitaler Methoden und 3D-Druck neue, einzigartige Technologien zur Verfügung stellen.
„Adaptiiv ist bestrebt, neue innovative Lösungen auf den Markt zu bringen, und einen Partner wie Formlabs zu haben, der seine Materialien, Prozesse und Drucker stets optimiert, ist eine perfekte Synergie.“
Alex Dunphy, Geschäftsführer und Mitbegründer, Adaptiiv
Maßgeschneiderte, patientenspezifische medizinische Vorrichtungen machen es Ärzt*innen möglich, die beste Versorgung zu gewährleisten. Erfahren Sie, wie der 3D-Druck für die Herstellung von Medizinprodukten eingesetzt werden kann, oder sprechen Sie mit unserem Expertenteam darüber, wie Formlabs Ihnen helfen kann, Ihre Ziele zu erreichen.
