Implementación de un sistema de construcción de bolus personalizados en pacientes oncológicos con impresora 3D para su uso en radioterapia

En esta tesis se propone implementar un método de construcción de bolus personalizados mediante impresión 3D para tratamientos de radioterapia. Se plantean dos métodos de construcción de bolus que incorporan el uso de la impresión 3D por medio de tecnología FDM. Uno de los métodos propuestos consi...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Barbagelata, Agustina
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2022
Materias:
Radioterapia
Radiotherapy
Silicones
Siliconas, [Bolus
3D printing
Impresión 3D
Ballistic gellatin
Gel balístico
Customized
Personalizado]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1141/1/1Barbagelata.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description En esta tesis se propone implementar un método de construcción de bolus personalizados mediante impresión 3D para tratamientos de radioterapia. Se plantean dos métodos de construcción de bolus que incorporan el uso de la impresión 3D por medio de tecnología FDM. Uno de los métodos propuestos consiste en la impresión directa del bolus. El segundo es un método indirecto, que se basa en la impresión de un molde y su posterior llenado con el material que constituirá al bolus. Ambos procedimientos requieren la obtención de un archivo en formato STL a partir de un archivo en formato DICOM RT Structure Set que describa la información del bolus diseñado en el TPS. Para ello, se planteo, por un lado, la implementación de algoritmos mediante scripts propios, y por otro lado, el uso del software libre 3D Slicer. Todas las soluciones fueron evaluadas y finalmente, se seleccionó el software 3D Slicer para la obtención del archivo STL. El método de construcción directo se define como el proceso de impresión del bolus. El método de construcción indirecta, por su parte, requiere del diseño, impresión y llenado del molde. Para la etapa de diseño del molde, se utilizó el software de uso libre Blender. Para las dos metodologías propuestas, se caracterizaron distintos materiales para seleccionar el ´optimo para la aplicación de interés. Para el método directo, se probaron tres filamentos de impresión disponibles: PLA, TPU y TPE. Para la metodología indirecta, se realizó la impresión del molde en PLA y se probaron como materiales de llenado dos siliconas aptas para el contacto con la piel y gel balístico de fabricación propia. Todos los materiales propuestos para la construcción de bolus fueron caracterizados en densidad de electrones relativa, para poder modelarlos de forma correcta en el TPS. Para la evaluación de los materiales, se llevaron a cabo pruebas de integridad estructural, validación geométrica y validación dosimétrica. Finalmente, se eligió al gel balístico de fabricación propia como el material más adecuado para la construcción de bolus personalizados. A partir de la selección del material, quedó definido también el método de construcción a utilizar. En base a ello, se redactó un protocolo para implementar clínicamente el proceso de construcción de bolus caracterizado en este trabajo.
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Ambos procedimientos requieren la obtención de un archivo en formato STL a partir de un archivo en formato DICOM RT Structure Set que describa la información del bolus diseñado en el TPS. Para ello, se planteo, por un lado, la implementación de algoritmos mediante scripts propios, y por otro lado, el uso del software libre 3D Slicer. Todas las soluciones fueron evaluadas y finalmente, se seleccionó el software 3D Slicer para la obtención del archivo STL. El método de construcción directo se define como el proceso de impresión del bolus. El método de construcción indirecta, por su parte, requiere del diseño, impresión y llenado del molde. Para la etapa de diseño del molde, se utilizó el software de uso libre Blender. Para las dos metodologías propuestas, se caracterizaron distintos materiales para seleccionar el ´optimo para la aplicación de interés. Para el método directo, se probaron tres filamentos de impresión disponibles: PLA, TPU y TPE. Para la metodología indirecta, se realizó la impresión del molde en PLA y se probaron como materiales de llenado dos siliconas aptas para el contacto con la piel y gel balístico de fabricación propia. Todos los materiales propuestos para la construcción de bolus fueron caracterizados en densidad de electrones relativa, para poder modelarlos de forma correcta en el TPS. Para la evaluación de los materiales, se llevaron a cabo pruebas de integridad estructural, validación geométrica y validación dosimétrica. Finalmente, se eligió al gel balístico de fabricación propia como el material más adecuado para la construcción de bolus personalizados. A partir de la selección del material, quedó definido también el método de construcción a utilizar. En base a ello, se redactó un protocolo para implementar clínicamente el proceso de construcción de bolus caracterizado en este trabajo. In this thesis a method for the construction of customized bolus by means of 3Dprinting for radiotherapy treatments is proposed. Two bolus construction methods incorporating the use of 3D-printing through FDM technology are proposed. One of the proposed techniques consists in the printing of the bolus itself. The second is an indirect technique, based on the printing of a mold to be filled with the material to produce the bolus. Both procedures require obtaining an STL file from the DICOM-RT Structure Set file describing the TPS designed bolus information. For this, there were two proposals, on the one hand, the implementation of algorithms through personally designed scripts, and on the other hand, the use of the free version of 3D Slicer software. All the solutions were evaluated and finally, the 3D Slicer software was selected to obtain the STL file. The direct manufacturing method is defined as the bolus printing process. The indirect construction method, for its part, requires the design, printing and filling of the mold. For the mold design stage, the free software Blender was used. For each of the proposed methodologies, different materials were studied in order to determine the most effective one for the application of interest. For the direct technique, three available printing filaments were tested: PLA, TPU and TPE. For the indirect methodology, the mold was printed in PLA and two silicones suitable for contact with the skin and ballistic gelatin of in-house production were tested as filling materials. All the materials proposed for the construction of bolus were characterized in relative electron density, in order to model them correctly in the TPS. For the evaluation of the materials, structural integrity tests, geometric validation and dosimetric validation tests were carried out. Finally, the ballistic gelatin of in-house production was chosen as the most effective material for the manufacturing of customized bolus. The technique to be used was defined based on the selection of the material. Based on this, a protocol was written to clinically implement the bolus construction process characterized in this work. 2022-12-19 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1141/1/1Barbagelata.pdf es Barbagelata, Agustina (2022) Implementación de un sistema de construcción de bolus personalizados en pacientes oncológicos con impresora 3D para su uso en radioterapia / Implementation of a customized bolus construction systems for oncological patients with 3D printer for its use in radiotherapy. Maestría en Física Médica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1141/

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