Universität Würzburg:

Forscher stellen zur Bestimmung der optimalen Strahlendosis Nierenmodelle mit 3D-Drucker her

 8. Dezember 2016  Susann Heinze-Wallmeyer  

In manchen Fällen empfinden Betroffene die Behandlung einer Krankheit schlimmer als die Erkrankung selbst, zumindest in Bezug auf die Schmerzen und Beschwerden. Deshalb suchten die Forscher nach einer Möglichkeit, die Beschwerden zu minimieren und nutzen dafür den 3D-Druck.

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Logo Universität Würzburg.Besonders bei Chemotherapien kommt es oft zu Übelkeit und zu durch die Strahlung hervorgerufenen Nebenwirkungen, besonders bei großen Dosen. In vielen Fällen ist es aber die einzige Möglichkeit, den Krebs vollständig zu besiegen. Deshalb ist es wichtig, dass Ärzte die Strahlung genau dosieren und von Person zu Person variieren.

Forscher der Universität Würzburg haben nun mit dem 3D-Druck Nierenmodelle in verschiedenen Formen und Größen hergestellt. Diese wollen sie dazu nutzen, um die Strahlung festzulegen, die für eine optimale Bildgebung notwendig ist. Ziel ist es, eine patientenspezifische, optimale Behandlung zu erreichen. Die Nieren zählen zu den am höchsten gefährdeten Organen der Strahlentherapie.

„Die Forschung zeigt eine Möglichkeit, kostengünstige Modelle von patientenspezifischen Organen/Läsionen für die direkten und patientenspezifischen Kalibrierungskonstanten zu produzieren“, so Ph. D. Johannes Tran-Gia, Mitautor der Studie. Dies ist besonders bei bildgebenden Systemen wichtig, die an einer schlechten räumlichen Auflösung und einer nicht definierten Quantifizierung wie beispielsweise das SPECT/CT leiden.

3D-Drucker in Aktion.
Schrittweiser 3D-Druck der Nierenmodelle (Bilder: ©Universität Würzburg).

Vier verschiedene Nierenmodelle gedruckt

Für die Studie haben die Forscher vier Nieren gedruckt, einmal von einem Neugeborenen, von einem Einjährigen, einem fünfjährigen Kind und einem Erwachsenen. Das Flüssigkeitsvolumen der Nieren lag zwischen 8 ml (Neugeborenes) und 123 ml (Erwachsener). Für den 3D-Druck wurde nach Angaben der Forscher auf einen renkforce RF1000 FDM-Drucker zurückgegriffen, als Material wurde ExcelFil PLA Filament verwendet.

Die 3D-gedruckten Nierenmodelle wurden dann dazu genutzt, um die Genauigkeit der quantitativen Bildgebung für die interne Nieren-Dosimetrie zu testen. In der Studie wurden die spezifischen, Nuklid-abhängigen SPECT/CT-Kalibrierfaktoren für Lutetium-177 (Lu-177), Technetium-99m (TC-99m) und Jod-131 (I-131) ermittelt. Die maximale volumetrische Abweichung zwischen CAD-Modell und endgültigem 3D-Objekt lag bei etwa 6 Prozent. Damit war die Druckgenauigkeit für die Kalibrierung ausreichend.

Die vollständige Studie wurde unter der Bezeichnung „Design and Fabrication of Kidney Phantoms for Internal Radiation Dosimetry Using 3D Printing Technology“ veröffentlicht.

SPECT/CT-Aufnahmen.
Mit den SPECT/CT-Aufnahmen werden die Kalibrierfaktoren von Lutetium-177 und Jod-131 sichtbar. (Bilder: © Universität Würzburg)

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