Impression 3D de dispositifs de bolus spécifiques aux patients pour la radiothérapie
D'ici 2040, le nombre de cas de cancer dans le monde devrait atteindre 29,5 millions par an. Face à l'augmentation des cas, les professionnels de la santé s'efforcent de mettre au point des traitements plus efficaces. À l'heure actuelle, les professionnels de la santé disposent de plusieurs options thérapeutiques pour lutter contre le cancer : la chirurgie, la chimiothérapie et la radiothérapie sont utilisées seules ou en combinaison, selon le cas.
Les avancées technologiques jouent un rôle clé dans le développement de meilleures options de traitement, l'efficacité, le niveau de soins, l'expérience des patients et les résultats cliniques étant parmi les principales considérations.
En ce qui concerne la radiothérapie des cancers, Adaptiiv est une société qui tire parti de la technologie pour faire avancer les options de traitement. Son logiciel homologué est utilisé par les radiologues pour concevoir des dispositifs de bolus spécifiques aux patients et des applicateurs de curiethérapie de surface pour le traitement des cancers. Une fois les dispositifs conçus, Adaptiiv les fabrique via son service Adaptiiv On Demand et les expédie à l'hôpital. L'impression 3D et les matériaux biomédicaux sont essentiels, permettant la création de dispositifs personnalisés et spécifiques aux patients pour une précision clinique accrue et une meilleure efficacité opérationnelle.
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Que vous deviez fabriquer des outils chirurgicaux adaptés aux patients ou un prototype de dispositif médical cardiaque, nous sommes là pour vous aider. L'équipe de Formlabs Medical est composée de spécialistes dévoués qui savent exactement comment vous soutenir et répondre aux besoins de votre entreprise.
Dispositifs conventionnels de bolus pour la radiothérapie
Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), plus de 50 % des plans de traitement des patients atteints de cancer font appel à la radiothérapie (RT). Il s'agit de certains des types de cancer les plus courants, notamment le cancer du sein, du poumon, colorectal et de la peau.
La radiothérapie utilise des rayonnements de haute énergie pour détruire l'ADN des cellules cancéreuses. Pendant la radiothérapie, les patients sont équipés de dispositifs supplémentaires, en particulier pour le cancer de la peau et les tumeurs superficielles. Ces dispositifs de radiothérapie optimisent l'administration de la dose ou protègent les tissus sains du rayonnement. Les dispositifs de radiothérapie comprennent :
- Dispositifs conventionnels de bolus pour améliorer la distribution de la dose
- Dispositifs d'immobilisation pour réduire les mouvements du patient pendant le traitement et faciliter l'installation de la procédure
- Aides à la fixation pour limiter les mouvements pendant le traitement et faciliter la préparation du traitement
- Applicateurs de curiethérapie de surface pour permettre l'administration de petites sources de rayonnement par l'intermédiaire de cathéters positionnés.
Un bolus classique utilisé en radiothérapie externe (photons et électrons) peut être un morceau plat de matériau caoutchouteux qui est placé sur la peau pour s'assurer que la bonne dose de rayonnement atteint la tumeur. Les dispositifs de bolus classiques sont souvent assemblés de manière imprécise, ce qui peut dans certains cas entraîner des trous d'air et donc potentiellement un sous-dosage de la tumeur ou un surdosage des tissus sains.
Les applications de curiethérapie de surface sont placées sur la peau au-dessus de la zone à traiter et utilisent des cathéters comme canaux pour les sources radioactives qui délivrent le rayonnement. Ce processus manuel prend beaucoup de temps et les radiologues entreprennent souvent un processus de deux à six jours pour essayer de créer un dispositif personnalisé. L'optimisation de la pose du cathéter en fonction de l'anatomie du patient constitue un défi supplémentaire pour les applications de curiethérapie de surface. Un mauvais positionnement des cathéters peut entraîner un traitement sous-optimal.
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Difficultés liées à la création manuelle d'un dispositif traditionnel
Pour les radiothérapeutes, créer un bolus traditionnel est un processus fastidieux et exigeant beaucoup de temps. Les matériaux traditionnels courants, notamment la cire dentaire chauffée et le Superflab (une feuille caoutchouteuse), sont difficiles à manipuler. Le processus et les matériaux sont variables et manquent de normes.
La création d'applicateurs de curiethérapie implique des mesures manuelles supplémentaires et la pose de cathéters, ce qui laisse une marge d'erreur importante.
S'il s'avère que le dispositif est mal ajusté, il sera probablement nécessaire de le refabriquer, ce qui implique de répéter le processus de fabrication du moule et de moulage. Cela signifie plus de travail pour le radiothérapeute, des matériaux supplémentaires et plus de rendez-vous pour les patients.
La fabrication manuelle des dispositifs de bolus conventionnels gaspille donc à la fois du matériel et du temps. De plus, les dispositifs qui en résultent nuisent souvent à la précision du traitement. Ces frustrations ont poussé de nombreuses personnes à rechercher d'autres processus de travail.
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L'avantage Adaptiiv
La durée, les ressources, le confort des patients et la précision des dispositifs sont au cœur des préoccupations des prestataires de soins de santé. James Robar, professeur et chef du service de physique médicale au département de radio-oncologie de l'université Dalhousie, a passé sa carrière dans le domaine de la radio-oncologie. M. Robar a constaté que si la planification, l'équipement et la technologie de la radio-oncologie étaient à la pointe du progrès, les dispositifs de bolus utilisés diminuaient l'efficacité des traitements.
Robar a comparé un bolus imprimé en 3D à un bolus standard en feuilles de gel de vinyle pour la radiothérapie post-mastectomie de la paroi thoracique et a publié un article sur le sujet en 2017, ce qui l'a amené à se connecter avec Alex Dunphy. Ensemble, les deux hommes ont fondé Adaptiiv dans le but de « numériser la dernière étape de la radiothérapie et de permettre aux médecins de mettre en œuvre le plan qu'ils ont développé », explique M. Dunphy.
Son expérience des processus de travail conventionnels a conduit M. Robar à développer les processus numériques d'Adaptiiv. Adaptiiv travaille aujourd'hui avec des centres de cancérologie aux États-Unis et dans le monde entier, continuant d'essayer et de développer son offre.
Flux de travail numérique pour les dispositifs de bolus
Adaptiiv a d'abord développé en 2017 des logiciels ayant obtenu les autorisations réglementaires (FDA, CE) pour une utilisation en clinique et validé des imprimantes pour une fabrication en interne. Grâce au logiciel Adaptiiv, les cliniciens ont pu concevoir des dispositifs de bolus spécifiques aux patients, puis les imprimer en interne.
L'arrivée du COVID a également touché les centres de cancérologie. Pour beaucoup, cela signifie qu'ils n'ont pas les ressources nécessaires pour imprimer en interne. De plus, selon M. Dunphy, « nous avons réalisé au fil du temps que les centres de cancérologie veulent traiter le cancer et non pas être de petites entreprises de fabrication. C'est pourquoi nous avons créé Adaptiiv On Demand, un service qui permet aux centres de cancérologie de concevoir leurs pièces dans le logiciel Adaptiiv, puis de les commander via la solution Adaptiiv On Demand, agréée par les autorités. »
Post-polymériser des pièces imprimées en 3D par SLA permet de maximiser leurs propriétés mécaniques et de leur donner une précision dimensionnelle optimale. La Form Cure L convient pour les grandes pièces imprimées ou pour le traitement de plusieurs pièces afin d'augmenter le rendement.
Avec cette solution, les cliniciens conçoivent un bolus à l'aide du logiciel d'Adaptiiv et envoient ensuite le fichier à Adaptiiv. Grâce à ce processus, Adaptiiv a réussi à numériser l'ensemble du processus de fabrication. L'installation d'Adaptiiv fabrique le dispositif de bolus et l'envoie par la poste à l'hôpital, de sorte que les médecins peuvent se concentrer entièrement sur les soins aux patients au lieu de se préoccuper du processus de fabrication.
« Lorsque nous nous sommes lancés dans la fabrication, nous avons pris conscience de la nécessité de disposer d'une imprimante capable d'imprimer toutes nos solutions. En outre, nous avions besoin d'un rendement élevé avec peu de temps d'arrêt. Formlabs propose un contrôle qualité strict de ses imprimantes, un excellent service client et met l'accent sur la conformité réglementaire. »
Alex Dunphy, directeur général et cofondateur, Adaptiiv
Adaptiiv utilise l'imprimante 3D SLA Form 3B+ de Formlabs pour le secteur de la santé afin d'imprimer les applicateurs spécifiques aux patients pour la curiethérapie HDR de surface, qui ont été conçus avec le logiciel propriétaire de l'entreprise. La Form 3B+ présente un encombrement compact et donne accès à une bibliothèque de résines haute performance, notamment des matériaux biocompatibles et stérilisables fabriqués dans l'installation de Formlabs, enregistrée auprès de la FDA et certifiée ISO 13485.
Grâce à la fabrication en interne permise par l'impression 3D, Adaptiiv On Demand peut produire des dispositifs personnalisés avec un délai de fabrication de trois à cinq jours, ce qui réduit considérablement la durée de trvavail et améliore l'efficacité des dispositifs de bolus traditionnels.
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Autorisation réglementaire
La fabrication de dispositifs médicaux est soumise à un certain nombre d'obstacles réglementaires. Pour Adaptiiv, cela signifiait la mise à disposition de logiciels, de plateformes de fabrication et de matériaux. Il s'agit d'un processus de longue haleine qui nécessite de multiples essais et fichiers de base. Adaptiiv effectue toute la validation de ses pièces en interne, y compris la validation des matériaux.
Lorsqu'Adaptiiv s'est tournée vers la curiethérapie de surface, elle s'est rendu compte qu'elle avait besoin d'un matériau transparent pour visualiser les tunnels à l'intérieur. M. Dunphy explique : « La curiethérapie intracavitaire et interstitielle nécessite un matériau qui peut être utilisé en toute sécurité dans le corps humain. » Il fallait donc trouver un matériau à la fois biocompatible et transparent.
Les appareils de curiethérapie imprimés en 3D sont imprimés à la taille de chaque patient pour un ajustement personnalisé.
Des tolérances serrées permettent d'imprimer en 3D les canaux de cet applicateur de curiethérapie.
« Formlabs était le seul créateur de matériaux capable de répondre à ces besoins. C'était le point de départ, mais nous avons vite compris que les imprimantes 3D de Formlabs étaient aussi les plus fiables du marché et que l'entreprise jouait un rôle de pionnier dans le domaine des matériaux d'impression. »
Alex Dunphy, directeur général et cofondateur, Adaptiiv
Pour les applications de curiethérapie de surface, on utilise Clear Resin. Clear Resin de Formlabs est un matériau rigide qui se polit jusqu'à atteindre une transparence quasi optique. Il imprime avec une haute résolution et une finition de surface lisse. Transparent et rigide, il est idéal pour mettre en valeur les caractéristiques internes, une exigence des tunnels de curiethérapie. Pour les applicateurs de curiethérapie interstitielle intracavitaire, c'est BioMed Clear Resin, un matériau certifié USP Class VI qui peut être utilisé pour des applications biocompatibles nécessitant un contact à long terme avec la peau ou les muqueuses, qui est utilisé.
M. Dunphy remarque que l'un des avantages de l'impression avec les imprimantes SLA de Formlabs est la gamme de matériaux qui peut être utilisée. « L'engagement de Formlabs en faveur de nouveaux matériaux et résines, en plus de sa gamme existante de résines homologuées par les autorités, a rendu d'autant plus évidente la décision [de collaborer avec Formlabs]. » Des résines élastiques aux résines biocompatibles et claires, les résines sont disponibles dans une gamme de propriétés des matériaux, ce qui permet à Adaptiiv de fournir un produit optimal à ses clients.
Échantillons en BioMed Resin
Chaque échantillon de résine BioMed présente des motifs en relief et en creux, des épaisseurs de découpe de 0,5 à 2,0 mm, ainsi que des informations réglementaires propres à cette résine.
Un accent sur les soins apportés aux patients
L'amélioration des résultats et de l'expérience des patients est une priorité pour Adaptiiv. À Porto Rico, une équipe de radiologues traitant un patient âgé de neuf mois était dans l'incapacité de trouver un applicateur de curiethérapie pédiatrique qui puisse s'adapter à leur patient. À la recherche d'une solution, l'équipe s'est adressée à Varian, une entreprise de Siemens Healthineers, qui l'a renvoyée à Adaptiiv.
Adaptiiv a pu utiliser sa plateforme logicielle pour concevoir cinq échantillons d'applicateurs pouvant être utilisés pour modifier un dispositif d'administration existant. Grâce à la fabrication par impression 3D, l'équipe a pu fournir des dispositifs biocompatibles et stérilisables, parfaitement adaptés à l'anatomie du patient.
La personnalisation au patient permise par l'impression 3D rend le traitement plus accessible et plus efficace. M. Dunphy déclare : « Nous offrons au marché un accès à la personnalisation, ce qui ne serait pas possible de manière réglementée sans compétences particulières, sans outils de production et sans gros budgets. Ce que nous proposons est un accès à la personnalisation à grande échelle. »
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Le bolus de l'avenir est là
La plateforme logicielle On Demand d'Adaptiiv peut être utilisée pour concevoir des dispositifs spécifiques aux patients, qui sont ensuite imprimés en 3D pour une solution personnalisée. L'équipe travaille également activement à l'élargissement de son offre et souhaite mettre à la disposition des prestataires de soins de santé de nouvelles technologies uniques en leur genre, grâce à des méthodes numériques et à l'impression 3D.
« Adaptiiv s'efforce de mettre sur le marché de nouvelles solutions innovantes, et avoir un partenaire comme Formlabs, qui optimise constamment ses matériaux, ses processus et ses imprimantes, est une synergie parfaite. »
Alex Dunphy, directeur général et cofondateur, Adaptiiv
Les dispositifs médicaux personnalisés et adaptés aux patients permettent aux prestataires de soins de santé d'offrir les meilleurs soins. Découvrez comment l'impression 3D peut être utilisée pour fabriquer des dispositifs médicaux ou discutez avec un expert en impression 3D de la manière dont Formlabs peut vous aider à atteindre vos impressions.
