3D print improves cancer treatment

A new medical 3D print technology can provide better and more precise radiation therapy of cervical cancer. Three engineering students are behind the invention, together with doctors at Aarhus University Hospital.

2016.01.13 | Caja Lola Schou Tofft

Three engineering students have developed a new technology that enables more precise and effective radiation therapy of cervical cancer. It took less than six months from the initial idea to completion of the prototype, and the first patient has already been treated. Pictured from left are Sofie Mikkelsen, Line Nørgaard Christensen and Nita Volder Hansen. (Photo: Maria Randima Brauer Sørensen)

Images from an MRI scan are put into a computer-based design program. Here the user calculates how the radioactive rays hit the cervical tumour most precisely, and then presses the print button. Nine hours later, a small holder is ready for the needles that direct the beams, and this invention can prove to have great significance for the treatment of cancer patients. (Photo: Anders Trærup)

In collaboration with Aarhus University Hospital, three engineering students at Aarhus University have developed a computer program that makes it easy to design and print equipment for irradiating certain types of cancer tumours.

Read more (in Danish only) below. For contact details in English, go to the bottom of the page.

Det er i første omgang godt nyt for cirka halvdelen af de kvinder, der har livmoderhalskræft i så svær en grad, at operation ikke kan føre til helbredelse.

Som alternativ til operation får de bestrålet tumoren både eksternt og internt. Den interne del af strålebehandlingen kaldes brachyterapi og er baseret på radioaktive kilder - en behandlingsform, som altså nu ser ud til at blive mere præcis.

Ved brachyterapi lægges katetre med nåle til de radioaktive kilder op i livmoderhalsen. En nåleholder dirigerer nålene og dermed strålerne i retning af tumoren, så de rammer den bedst muligt og forårsager minimal skade på de omkringliggende organer. 

Skræddersyet stråleterapi til hver eneste patient
Problemet med den nuværende nåleholder til behandling af livmoderhalskræft er, at den kun findes i en standardudgave. Lægerne på Aarhus Universitetshospital bad derfor i efteråret de tre ingeniørstuderende om at bidrage til udviklingen af en mere individuelt tilpasset behandling.

I løbet af få måneder er de nu klar med et computerprogram, der kan udføre et individualiseret design af nåleholdere. Teknologien har vist sig at være så lovende, at hospitalet vil tage den i brug i kræftbehandlingen hurtigst muligt.

Computerprogrammet tager udgangspunkt i billederne fra en MR-scanning og kan derefter producere en tredimensionel tegning af en nåleholder med et optimalt match til den enkelte patient. Herefter kan nålekapperne printes i et egnet plastmateriale og tages direkte i brug i strålebehandlingen.

”Med vores computerprogram kan vi lave en holder med små huller, hvor nålene kan placeres i den mest optimale vinkel i forhold til patientens anatomi og tumorens placering,” siger ingeniørstuderende, Sofie Gunhøj Frank Mikkelsen.

Computerprogrammet skal dog betjenes af en ekspert, der på baggrund af scanningsbillederne beregner nålehullernes nøjagtige placering i kappen.

3D print kan øge effekt af behandling
De studerende samarbejder med Kræftafdelingen ved Aarhus Universitetshospital. Her forventer lægerne, at den nye teknologi kan øge effekten af behandlingen hos patienter, hvor tumoren er svær at nå med den eksisterende nåleholder.

”I en standard nåleholder ligger nålene parallelt og peger fremad. Hvis tumoren er stor eller sidder skævt i kvindens livmoder, er den derfor svær at nå. I den situation må lægen sætte såkaldte frie nåle op. Her placerer han eller hun så omhyggeligt som muligt nålene efter billederne fra en MR-scanning. Det er det stykke arbejde, vi kan udføre mere præcist med en 3D-printet nåleholder,” siger Anders Traberg Hansen, hospitalsfysiker ved Aarhus Universitetshospital.

Den første patient er behandlet for livmoderhalskræft med den nye nåleholder i november 2015.

For more information, please contact

Engineering Student Line Nørgaard
line.n.christensen@gmail.com
+45 4242 3634

Public / media, AU Engineering