JP2020058905A - ボーラスの製造方法及びボーラス形成用液体材料 - Google Patents
ボーラスの製造方法及びボーラス形成用液体材料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020058905A JP2020058905A JP2020008877A JP2020008877A JP2020058905A JP 2020058905 A JP2020058905 A JP 2020058905A JP 2020008877 A JP2020008877 A JP 2020008877A JP 2020008877 A JP2020008877 A JP 2020008877A JP 2020058905 A JP2020058905 A JP 2020058905A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bolus
- liquid material
- patient
- mass
- forming liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
このことを防ぐため、ボーラス(Bolus)という、人体等の不規則な表面を平坦に、あるいは欠損した部分を充填するのに用いるもので、人体組織と等価な物質を用いて、ターゲットのみを照射するという方法が行われている。
ここで、前記人体組織と等価な物質とは、放射線の吸収又は散乱について実質的に人体組織と同じ性質を示す物質を意味する。
また、特許文献5には、放射線治療用ボーラスが提案されている。これは粒子線等の放射線治療用ボーラスであり、患者の患部に対して2つの方向から放射線を照射し治療する方式に用いるボーラスである。前記特許文献5の第5図に示すように、体内の病巣の形状に合わせるため、2つのボーラスを組み合わせて放射線の照射形状をコントロールして、治療に供するものである。
前記患者の放射線照射対象となる体表面に沿った形状、及び前記患者の患部に対応した放射線の透過率分布を有する。
本発明のボーラスは、放射線治療を受ける患者に適用するためのボーラスであって、
前記患者の放射線照射対象となる体表面に沿った形状、及び前記患者の患部に対応した放射線の透過率分布を有する。
また、前記特許文献5に記載の技術では、2つのボーラスを組み合わせて用い、これらボーラスの組成が均一であり、放射線の透過率のコントロールはしないものであり、窓の役割により、放射線の透過及び非透過をフィルタリングするだけである。これに対して、本発明では、1つのボーラスを用い、組成や形状のコントロールにより、放射線の透過率分布を設け、これを通過する放射線の照射量分布をコントロールするものである。このため、両者は本質的に異なるものである。
本発明で作製されるボーラスは、患者個人データを用い、患者の放射線照射対象となる体表面に沿った形状を有する。これにより、患者の皮膚にピッタリとフィットしたボーラスが形成できる。
ここで、前記体表面に沿った形状を有するとは、患者個人の放射線照射対象となる体表面における、身体の凹部又は凸部のそれぞれに対して凸部又は凹部となるような一定の形状を保持していることを意味する。
本発明で作製されるボーラスは、患者個人の患部に対応して、適切な放射線の透過率分布を有する。これにより、癌細胞以外への悪影響を低減することが可能になる。
ここで、放射線の透過率分布を有する場合の利点について説明する。例えば、X線照射による治療の場合、以下の欠点がある。
・癌細胞以外の体表部は、癌細胞よりも多くの放射線の影響を受け、癌細胞より後ろにある細胞にも影響がある。
・形を加工することができない。
・心臓や肺などの障害が発生すると致命的な臓器を避けて、照射する必要がある。
図2に示すように、従来のボーラス33を使用した場合には、ボーラス33の組成は均質なため、X線の照射深さのコントロールはできるが、均質にコントロールされる。このため、深さ方向及び周囲の面積に対しても、入射されたX線のピークを均質にコントロールするのみ働く。これが前述の形を加工することができないという点である。このため、癌細胞以外の細胞や体表部は、放射線(X線)の影響を強く受けてしまうものである。図2中34は、ボーラスを透過したX線(均質)を示す。
これに対し、X線透過率分布を付与した場合を図3に示す。この場合、ボーラス35の組成を変え、組成分布を設ける。これにより、X線透過度を変更し、X線透過率分布を設けることが可能になる。図3では厚みは一定で、組成だけ変更した様子を示しているが、膜厚も同時に変更することができ、両者を組み合わせることで、癌細胞にフォーカスしたX線を照射することが可能になる。これにより、癌細胞以外への悪影響を低減することが可能になる。図3中36は、ボーラスを透過したX線(分布を有する)を示す。
X線の透過率分布を形成するためには、次に示す通り、ボーラスの組成分布を設ける場合と、形状によりコントロールする場合の2通り、あるいは両者の組み合わせがある。
上記のようにX線の透過率分布をボーラスに形成するために、ボーラスを構成する組成分布を付与する方法がある。
図4は、組成分布を付けたボーラス35を上部から見た状態と、X線の透過量分布を表した図である。ボーラスの黒い部分がX線を減衰する割合が多い組成であり、白い部分が透過する割合が多い部分である。このようなボーラスを通過したX線は、中心部の強度が高く、癌細胞などにフォーカスして照射することができる。
組成分布の形成方法として例えば、インクジェット方式の三次元プリンターを用い、複数のボーラス形成用液体材料を用いることで達成可能である。特に本発明で用いられるハイドロゲルは、組成(水分量)とX線透過率の関係が一義的に決まり、透過率のコントロールが容易である。
X線の透過率分布を付与するためには、形状制御の方法もある。
例えば、図5のような形状にすることにより、癌細胞周辺部への照射量を低減することが可能になる。
このように、ボーラス組成分布、膜厚の任意なコントロール、及び両者の組み合わせは、従来の工法(型造形)では成し得ないことである。このような画期的手段を生み出せるのが三次元プリンターによる造形方法であり、本発明の重要なポイントである。
前記ボーラスは、有機溶媒に分散された前記鉱物と、重合性モノマーが重合した前記ポリマーとが架橋して、複合化して形成された三次元網目構造の中に、前記溶媒が包含されているハイドロゲルからなることが好ましい。
前記ボーラスは、後述する、水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を用いて製造される。
前記ポリマーとしては、例えば、アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有するポリマーが挙げられ、水溶性であることが好ましい。
前記ポリマーは、ホモポリマー(単独重合体)であってもよいし、ヘテロポリマー(共重合体)であってもよく、また、変性されていてもよいし、公知の官能基が導入されていてもよく、また塩の形態であってもよいが、ホモポリマーが好ましい。
本発明において、前記ポリマーの水溶性とは、例えば、30℃の水100gに該ポリマーを1g混合して撹拌したとき、その90質量%以上が溶解するものを意味する。
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
前記水には、保湿性付与、抗菌性付与、導電性付与、硬度調整などの目的に応じて有機溶媒等のその他の成分を溶解乃至分散させてもよい。
前記鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水膨潤性層状粘土鉱物などが挙げられる。
前記水膨潤性層状粘土鉱物は、単一層の状態で水に分散した図6の上図に示すように、単位格子を結晶内に持つ二次元円盤状の結晶が積み重なった状態を呈しており、前記水膨潤性層状粘土鉱物を水中で分散させると、図6の下図に示すように、各単一層状態で分離して円盤状の結晶となる。
前記水膨潤性ヘクトライトは、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。前記市販品としては、例えば、合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)、SWN(Coop Chemical Ltd.製)、フッ素化ヘクトライトSWF(Coop Chemical Ltd.製)などが挙げられる。これらの中でも、ボーラスの弾性率の点から、合成ヘクトライトが好ましい。
前記水膨潤性とは、図1に示すように層状粘土鉱物の層間に水分子が挿入され、水中に分散されることを意味する。
前記有機溶媒は、ボーラスの保湿性を高めるために含有される。
前記有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1〜4のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトンアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルコールエーテル類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類;N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、保湿性の点から、多価アルコールが好ましく、グリセリン、プロピレングルコールがより好ましい。
前記有機溶媒の含有量は、ボーラスの全量に対して、10質量%以上50質量%以下が好ましい。前記含有量が、10質量%以上であると、乾燥防止の効果が十分に得られる。また、50質量%以下であると、層状粘土鉱物が均一に分散される。
前記有機溶媒の含有量が、10質量%以上50質量%以下であると、人体の組成からのずれが小さく、ボーラスとしての良好な機能が得られる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸等のホスホン酸化合物、安定化剤、表面処理剤、重合開始剤、着色剤、粘度調整剤、接着性付与剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、可塑剤、防腐剤、分散剤などが挙げられる。
前記ボーラスの表面には、下記3つの目的から皮膜を設けることが有効である。
(1)ボーラスの形状を維持する。
(2)ボーラスの保存性(耐乾燥性、防腐性)を向上する。
(3)ボーラスの外観性を改善する。
前記皮膜の形成材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、PPS、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、セロハン、アセテート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリイミド、フッ素樹脂、パラフィンワックスなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、前記皮膜の形成材料としては、市販品を用いることができ、前記市販品として、例えば、プラスティコート#100(大京化学株式会社製)などが挙げられる。
前記皮膜の膜厚としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100μm以下が好ましく、10μm以上50μm以下がより好ましい。前記膜厚が100μm以下であると、ボーラスを構成するハイドロゲルの質感を保つことができる。
また、前記ボーラスの表面はマーキングなどの記入を行うことができないので、ボーラスの表面に皮膜を形成することにより、放射線治療時の手順や、患者名などを書き込むことができるため、ボーラスとしての機能性を付与することができる。
また、前記皮膜形成材料として熱収縮フィルムを用い、ハイドロゲル構造体の表面にラミネート形成する方法が挙げられる。
また、前記皮膜形成材料を溶剤に溶解して、ボーラス形成用液体材料を用いて前記3次元プリンターでボーラスを造形する際に同時に皮膜を形成してもよい。
いずれの場合も、皮膚への密着性が重要であるため、被治療者個人の放射線照射対象となる体表面の三次元データに基づき作製したボーラス表面形状を損ねることの無い皮膜を形成することが肝要である。
前記耐乾燥性を向上させるには皮膜の水蒸気透過度や酸素透過度を低減することが効果的である。具体的には、水蒸気透過度(JIS K7129)が500g/m2・d以下であることが好ましい。また、酸素透過度(JIS Z1702)が100,000cc/m2/hr/atm以下であることが好ましい。
前記防腐性を向上させるためには、前記皮膜に防腐剤を含有することが好ましい。前記防腐剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、デヒドロ酢酸塩、ソルビン酸塩、安息香酸塩、ぺンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、2,4−ジメチル−6−アセトキシ−m−ジオキサン、1,2−ベンズチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
前記ボーラスとしては、平板形状のものがあり、人体の表面に密着させる場合には、これを皮膚に押し当てて使用するか、あるいはこれを適当な大きさに切り、繋ぎ合わせて使用される。
前記CT値とは、コンピュータ断層撮影装置で骨1,000、水0、空気−1,000としてキャリブレーションされた値である。
本発明のボーラスは放射線治療に供されるものであり、体組成に近いことが望ましい。
体組成と言っても部位によりCT値は異なる。筋肉では35〜50程度、内臓も部位により異なり、肝臓は45〜75程度、膵臓では25〜55程度であることが知られている。
また脂肪は−50〜−100程度、血液は10〜30程度の値を有する。
このため、照射する部位にもよるが、概ね前記CT値が、−100以上100以下であると、放射線の吸収、又は散乱について実質的な人体組織と同じ性質を示すボーラスが得られる。より望ましくは0以上100以下であり、更に0以上70以下であると、非常に近い性質であると言える。
更に、ハイドロゲルを構成する材料の組成比(水に対するポリマーや鉱物の存在比率、水と有機溶媒の混合比)をある程度任意に変えることが可能である。これに伴い、CT値を変化させることができるため、放射線治療する部位に応じてCT値のコントロールがある程度可能になる。
先に述べたように、ハイドロゲルから構成されるボーラスは、ボーラスに必要な物性や特性を兼ね備えたものであり、ボーラスを構成する材料としてハイドロゲルは最も優れた材料の一つとして挙げられる。
本発明のボーラス形成用液体材料は、水、鉱物、及び重合性モノマーを含有し、有機溶媒及び重合開始剤を含有することが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記ボーラス形成用液体材料における前記水、前記鉱物、前記有機溶媒、及び前記その他の成分としては、前記ボーラスと同様のものを用いることができる。
前記重合性モノマーは、不飽和炭素−炭素結合を1つ以上有する化合物であり、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。更に、前記多官能モノマーとして、2官能モノマー、3官能モノマー、4官能以上のモノマーなどが挙げられる。
前記アミド基、アミノ基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する水溶性有機ポリマーは、ボーラスの強度を保つために有利な構成成分である。
前記重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。
前記熱重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス(酸化還元)開始剤などが挙げられる。
前記アゾ系開始剤としては、例えば、VA−044、VA−46B、V−50、VA−057、VA−061、VA−067、VA−086、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(VAZO 33)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(VAZO 50)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(VAZO 52)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(VAZO 64)、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル(VAZO 67)、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)(VAZO 88)(いずれもDuPont Chemical社から入手可能)、2,2’−アゾビス(2−シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(メチルイソブチレ−ト)(V−601)(和光純薬工業株式会社より入手可能)などが挙げられる。
前記レドックス(酸化還元)開始剤としては、例えば、前記過硫酸塩開始剤とメタ亜硫酸水素ナトリウム及び亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤との組み合わせ、前記有機過酸化物と第3級アミンに基づく系(例えば、過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンに基づく系)、有機ヒドロパーオキシドと遷移金属に基づく系(例えば、クメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートに基づく系)などが挙げられる。
前記光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、p,p’−ジクロロベンゾフェノン、p,p−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−n−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−n−ブチルエーテル、ベンジルメチルケタール、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメート、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、ジ−tert−ブチルペルオキシドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、テトラメチルエチレンジアミンは、アクリルアミドをポリアクリルアミドゲルとする重合・ゲル化反応の開始剤として用いられる。
本発明のボーラスの製造方法は、水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を用いてボーラスを製造するものである。
前記ボーラス形成用液体材料としては、本発明の前記ボーラス形成用液体材料が用いられる。
前記型を用いて形成する方法は、水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を型に流し込み、硬化させる方法であり、前記ボーラス形成用液体材料を、患者の皮膚表面の形状データに基づき、三次元プリンターにて作製した型に流し込み、硬化させて形成する。
熱重合開始剤を用いて硬化する場合には、開始剤の種類に応じて反応温度を制御する。ボーラス形成用液体材料を注入し、密閉して空気(酸素)を遮断した後、室温もしくは所定温度に加温して重合反応を進行させる。重合が完了した後、型から取り出すことにより、ボーラスが形成される。
光重合開始剤を用いて硬化する場合には、硬化手段として、紫外線等のエネルギー線をボーラス形成用液体材料に照射する必要がある。このため、使用する型はエネルギー線に対して透明な材質で構成される。このような型に注入し、密閉して空気(酸素)を遮断した後、型の外側からエネルギー線を照射する。この様にして重合が完了した後、型から取り出すことにより、ボーラスが形成される。
前記三次元プリンターを用いた造形は、前記ボーラス形成用液体材料を用い、三次元プリンターにて直接造形するものである。
前記三次元プリンターが、インクジェット方式の三次元プリンター、又は光造形方式の三次元プリンターであることが好ましい。これらの方法を用いると、患者個人の治療部位の状態に合わせて、組成分布及び形状制御を行うことができ、放射線透過率の分布を持たせたボーラスを形成することができる。
この場合も患者個人のデータを基に作製する。
例えば、乳房形状に合わせた型を作製する場合、乳房のCTデータを取得し、これを元にオスメスの型を作製できるように三次元(3D)データに変換する。この3Dデータを基に、三次元プリンターにて直接ボーラスを作製する。
前記三次元プリンターは、ボーラスの材料を印字できる方式が好ましく、インクジェット(マテリアルジェット)方式、あるいはディスペンサー方式にてインクを吐出し、UV光により硬化する方式が有効に用いられる。こちらの方法の場合、ボーラスを形成する材料を複数用いることができるため、ボーラス全体を同一組成ではなく、組成に分布を設けることが可能になる。特に、患者の治療すべき患部に合わせ、X線の透過率をコントロールできるような組成分布を設けることができる。これは、癌細胞以外の正常細胞に極力ダメージを与えないなど、有効な手法である。
液体材料噴射ヘッドユニット11、12及び紫外線照射機13と、造形体(ボーラス)17及び支持体18とのギャップを一定に保つため、積層回数に合わせて、ステージ15を下げながら積層する。
前記三次元プリンター10では、紫外線照射機13、13は矢印A、Bいずれの方向に移動する際も使用し、その紫外線照射に伴って発生する熱により、積層された支持体形成用液体材料表面が平滑化され、結果としてボーラスの寸法安定性が向上できる。
造形終了後、図12に示すようにボーラス17と支持体18を水平方向に引っ張り剥離したところ、支持体18は一体として剥離され、ボーラス17を容易に取り出すことができる。
−型の作製−
患者(被治療者)の乳房表面のCTデータを用い、これを元に三次元(3D)プリント用のデータに変換した。このデータを基に、インクジェット光造形装置としての株式会社キーエンス製アジリスタを用い、図7及び図8に示すような乳房用三次元ボーラス用のオス型121及びメス型122を作製した。
まず、純水200質量部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si8O20(OH)4]Na− 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)15質量部を少しずつ添加し、更に1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸0.8質量部を添加し、攪拌して分散液を作製した。
次に、得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクリロイルモルホリン(KJケミカルズ株式会社製)を20質量部、ライトアクリレート9EG−A(共栄社化学株式会社製)1質量部を添加した。
次に、氷浴で冷却しながら、ペルオキソ二硫酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)の純水2質量%水溶液を15質量部添加し、更にテトラメチルエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社製)を1質量部添加して、攪拌混合の後、減圧脱気を10分間実施した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、均質なボーラス形成用液体材料を得た。
先に作製したオス型121及びメス型122を図9に示すように組み合わせ、前記ボーラス形成用液体材料を型に流し込み、蓋をして密閉状態として、室温で6時間硬化反応を行った。硬化後、型から取り出し水洗して、乳房用三次元ボーラスを得た。
実施例1において、純水200質量部のうち、50質量部をグリセリンに置き換えた以外は、実施例1と同様にして、乳房用三次元ボーラスを作製した。
実施例2において、重合性モノマーとして、アクリロイルモルホリン20質量部のうち、10質量部を,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)に置き換えた以外は、実施例2と同様にして、乳房用三次元ボーラスを作製した。
実施例1で作製したボーラス表面に、プラスティコート#100(大京化学株式会社製)を浸漬塗工法により塗布し、厚み30μmの皮膜を形成した。
特開平11−221293号公報の実施例に準じてボーラス形成用液体材料を作製した。即ち、反応性ビニル基を有する主剤であるポリシロキサン(25℃における粘度1200cp)398.4質量部、水素−珪素結合を有する架橋剤であるメチルハイドロジエンポリシロキサン(25℃における粘度20cp)1.6質量部、及び硬化触媒である1質量%塩化白金酸アルコール溶液0.06質量部を混合し、撹拌したのち室温で完全に脱泡して付加反応型であるシリコーンゲルの材料を作製した。
この液体材料を用いて、実施例1と同様にしてボーラスを形成することを試みたが、この液体材料は非常に粘度が高く、型に注入することができず、ボーラスの形成ができなかった。
特開平6−47030号公報の実施例1に準じてボーラス形成用液体材料を作製した。即ち、平均重合度約2,000、けん化度89モル%のポリビニルアルコールをNaClが0.9%質量含有する水に溶解させた。この際、ポリビニルアルコールを溶解させるため、60℃まで加熱して溶解させた。この液体材料を用いて、実施例1と同様にして型に注入し造形し、9回の凍結・解凍を施してボーラスを形成した。
特許第2999184号公報の実施例に準じてボーラス形成用液体材料を作製した。即ち、カラギーナン4.0g、ローカストビーンガム3.0g、及びキサンタンガム3.0gを加え、撹拌しながら80℃で10分間加熱溶解した。この液体材料を用いて、実施例1と同様にして型に注入し造形し、冷却してボーラスを形成した。
実施例1〜4及び比較例2〜3で作製した乳房用三次元ボーラスについて、以下の試験項目を評価した。結果を表1に示した。
[評価基準]
○:透明性が高く、気泡の混入もない
△:透明性がやや低い
×:透明性が低い
[評価基準]
○:厚み及び長さが均一である
×:厚み及び長さが不均一である
[評価基準]
◎:適度な弾性を有し、180度まで折り曲げても裂けるなどの変化はない
○:適度な弾性を有する
×:弾性が低く、180度まで折り曲げると裂ける
各ボーラスを60℃の熱水中で30分間加熱した後、形状及び物性を測定し、下記基準で評価した。
[評価基準]
○:形状及び物性に変化なし
×:形状及び物性が劣化する
各ボーラスを、エタノールを用いて洗浄した後、形状及び物性を測定し、下記基準で評価した。
[評価基準]
○:形状及び物性に変化なし
△:やや膨潤する
×:形状及び物性が劣化する
X線試験装置:Aquilion PRIME Beyond(東芝メディカル株式会社製)を用いて各ボーラスのCT値を測定し、下記基準で評価した。
[評価基準]
○:CT値が0以上100以下であり、人体の組成に近い値を示す
×:CT値が100超であり、人体の組成からずれている
各ボーラスを密閉した状態(25℃、50%RH)で7日間保存した後、形状及び物性を測定し、下記基準で評価した。
[評価基準]
◎:形状及び物性の変化なし
○:形状変化はなし、ごくわずかに乾燥(重量変化率3%以内)
×:形状及び物性が劣化する
−ボーラス形成用液体材料の調製−
まず、純水165質量部を攪拌させながら、水膨潤性層状粘土鉱物として[Mg5.34Li0.66Si8O20(OH)4]Na− 0.66の組成を有する合成ヘクトライト(ラポナイトXLG、RockWood社製)16質量部を少しずつ添加し、3時間攪拌して分散液を作製した。その後1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸(東京化成株式会社製)を0.6質量部添加し、更に1時間攪拌を行った。その後、グリセリン(坂本薬品工業株式会社製)30質量部を添加し、攪拌を10分間行った。
次に、得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクロイルモルフォリン(KJケミカルズ株式会社製)を16質量部、N,N−ジメチルアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)を4質量部、ライトアクリレート9EG−A(共栄社化学株式会社製)を1質量部添加した。更に、界面活性剤としてエマルゲンSLS−106(花王株式会社製)を1質量部添加して混合した。
次に、氷浴で冷却しながら、光重合開始剤(イルガキュア184、BASF社製)のメタノール4質量%溶液を2.2質量部添加し、攪拌混合の後、減圧脱気を20分間実施した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、ボーラス形成用液体材料を得た。
ウレタンアクリレート(三菱レイヨン株式会社製、商品名:ダイヤビームUK6038)10質量部、重合性モノマーとしてネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD MANDA)90質量部、重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、商品名:イルガキュア184)3質量部を、ホモジナイザー(日立工機株式会社製、HG30)を用いて、回転数2,000rpmで均質な混合物が得られるまで分散した。続いてろ過を行い、不純物等を除去し、最後に真空脱気を10分間実施し、均質な支持体形成用液体材料を得た。
図11に示すようなインクジェット方式の三次元プリンターに、前記ボーラス形成用液体材料、及び支持体形成用液体材料を充填し、インクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)2個に充填し、噴射させ、製膜を行った。
造形は、実施例1の場合と同様に、患者(被治療者)の乳房表面のCTデータを用い、これを元に3Dプリント用のデータに変換した。このデータを基に、ボーラスを造形した。
紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)で350mJ/cm2の光量を照射して前記ボーラス形成用液体材料、及び前記支持体形成用液体材料を硬化させながら、ボーラス及び支持体の形成を行った。
造形後、図12に示すようにボーラス17と支持体18を水平方向に引っ張り剥離したところ、支持体18は一体として剥離され、ボーラス17を容易に取り出すことができた。このようにして、乳房用三次元ボーラスを形成した。
実施例5において、ボーラス形成用液体材料におけるライトアクリレート9EG−A(共栄社化学株式会社製)1質量部のうち、0.5質量部をN,N−メチレンビスアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)に置き換えた以外は、実施例5と同様にして、乳房用三次元ボーラスを作製した。
実施例5で作製した乳房用三次元ボーラス表面に、ポバール205(株式会社クラレ製)を浸漬塗工法により塗布し、厚み30μmの皮膜を形成した。
実施例5で使用したボーラス形成用液体材料を用い、図13に示す光造形方式の三次元プリンターにて、レーザー(COHERENT社製、波長375nm)により、350mJ/cm2の光量を照射して、前記ボーラス形成用液体材料を硬化させることにより、乳房用三次元ボーラスを形成した。
実施例5〜8で作製した各ボーラスについて、実施例1と同様にして、諸特性を評価した。結果を表2に示した。
−ボーラス形成用液体材料Aの調製−
実施例5と同様にして、ボーラス形成用液体材料を調製し、これをボーラス形成用液体材料Aとした。
まず、純水165質量部にグリセリン(坂本薬品工業株式会社製)30質量部を添加し、攪拌を10分間行った。
次に、界面活性剤としてエマルゲンSLS−106(花王株式会社製)を1質量部添加して混合した。
更に、光重合開始剤(イルガキュア184、BASF社製)のメタノール4質量%溶液を2.2質量部添加し、攪拌混合の後、減圧脱気を20分間実施した。続いて、ろ過を行い、不純物等を除去し、ボーラス形成用液体材料Bを得た。
実施例5と同様にして、支持体形成用液体材料を調製した。
図11に示すようなインクジェット方式の三次元プリンター(この場合、ボーラス形成用液体材料を吐出するヘッドは複数有している)に、前記ボーラス形成用液体材料A、ボーラス形成用液体材料B、及び支持体形成用液体材料を充填し、インクジェットヘッド(リコーインダストリー株式会社製、GEN4)3個に充填し、噴射させ、製膜を行った。
造形は、図1に示すような患部(癌細胞)を想定し、平板状の3Dプリント用のデータを作製した。この際、図4に示すようにボーラスの中心付近から、X線の吸収率が変化するように、前記ボーラス形成用液体材料Aと前記ボーラス形成用液体材料Bの混合質量比を変化させた。
具体的には、ボーラス中心部の白い領域はボーラス形成用液体材料Aが100%、ボーラス外側の黒い領域はボーラス形成用液体材料A:ボーラス形成用液体材料Bが1:1(質量比)になるように設定し、その間はグラデーションを設けた。
実施例5と同様にして、紫外線照射機(ウシオ電機株式会社製、SPOT CURE SP5−250DB)で350mJ/cm2の光量を照射して前記ボーラス形成用液体材料及び支持体形成用液体材料を硬化させながら、造形体(ボーラス)及び支持体の形成を行った。このようにして、組成分布を有する3Dボーラスを形成した。
実施例9で作製したボーラスにX線を照射すると、図4に示すようなX線透過率分布が得られ、X線の照射量は癌細胞中心が高く、周辺部は低い照射分布を獲得できた。
実施例9と同様にして、癌細胞の外側領域に相当する部分のボーラスの厚みを図5に示すように変更した以外は、実施例9と同様にして、3Dボーラスを作製した。
実施例10の3Dボーラスは、実施例9で作製した3Dボーラスと比較して、更に癌細胞周辺のX線照射量を低減することができた。
<1> 放射線治療を受ける患者に適用するためのボーラスであって、
前記患者の放射線照射対象となる体表面に沿った形状、及び前記患者の患部に対応した放射線の透過率分布を有することを特徴とするボーラスである。
<2> ハイドロゲルからなる前記<1>に記載のボーラスである。
<3> 前記ハイドロゲルが、水と、ポリマーと、鉱物とを含むハイドロゲルである前記<2>に記載のボーラスである。
<4> 前記ボーラスが、前記ポリマーと、前記鉱物とが複合化して形成された三次元網目構造中に前記水が包含されているハイドロゲルを含む前記<3>に記載のボーラスである。
<5> 更に、水溶性有機溶媒を含有する前記<3>から<4>のいずれかに記載のボーラスである。
<6> 前記水溶性有機溶媒が、多価アルコールである前記<5>に記載のボーラスである。
<7> 前記多価アルコールが、グリセリン及びプロピレングルコールの少なくともいずれかである前記<6>に記載のボーラスである。
<8> 前記有機溶媒の含有量が、ボーラスの全量に対して、10質量%以上50質量%以下である前記<6>から<7>のいずれかに記載のボーラスである。
<9> 前記鉱物が、水膨潤性層状粘土鉱物である前記<1>から<8>のいずれかに記載のボーラスである。
<10> 前記水膨潤性層状粘土鉱物が、水膨潤性ヘクトライトである前記<9>に記載のボーラスである。
<11> 表面に皮膜を有する前記<1>から<10>のいずれかに記載のボーラスである。
<12> 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有することを特徴とするボーラス形成用液体材料である。
<13> 更に重合開始剤を含有する前記<12>に記載のボーラス形成用液体材料である。
<14> 前記重合開始剤が、熱重合開始剤及び光重合開始剤のいずれかである前記<13>に記載のボーラス形成用液体材料である。
<15> 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を、患者の皮膚表面の形状データに基づき、三次元プリンターにて作製した型に流し込み、硬化させて形成することを特徴とするボーラスの製造方法である。
<16> 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を、患者の皮膚表面の形状データ、及び患者の患部の形状データに基づき、インクジェットヘッドにて吐出し、紫外線光で硬化させるインクジェット方式の三次元プリンターにて形成することを特徴とするボーラスの製造方法である。
<17> 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を用い、患者の皮膚表面の形状データ、及び患者の患部の形状データに基づき、光造形方式の三次元プリンターにて形成することを特徴とするボーラスの製造方法である。
<18> 前記ボーラス形成用液体材料が、重合開始剤を含有する前記<15>から<17>のいずれかに記載のボーラスの製造方法である。
<19> 前記重合開始剤が、熱重合開始剤及び光重合開始剤のいずれかである前記<18>に記載のボーラスの製造方法である。
31 造形体用インク噴射ヘッドユニット
32 支持体用インク噴射ヘッドユニット
33 UV照射機
34 造形体支持基板
35 ステージ
36 平滑化部材
37 造形体(ボーラス)
38 支持体(サポート材)
41 レーザー光源
42 レーザースキャナー
43 レーザービーム
44 浴槽
45 ピストン
46 造形ステージ
47 インク液面
48 作製中の造形物(ボーラス:レーザーにて硬化された部分)
110 ボーラスを形成するための型
111 ボーラス
112 ボーラスを形成するための型
113 胸部(乳房)
114 胸部表面に合わせた型
121 乳房用3Dボーラスを形成するためのオス型
122 乳房用3Dボーラスを形成するためのメス型
123 オス型とメス型を組み合わせた際の隙間
124 乳房用3Dボーラス
Claims (4)
- 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有することを特徴とするボーラス形成用液体材料。
- 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を、患者の皮膚表面の形状データに基づき、三次元プリンターにて作製した型に流し込み、硬化させて形成することを特徴とするボーラスの製造方法。
- 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を、患者の皮膚表面の形状データ、及び患者の患部の形状データに基づき、インクジェットヘッドにて吐出し、紫外線光で硬化させるインクジェット方式の三次元プリンターにて形成することを特徴とするボーラスの製造方法。
- 水、鉱物、及び重合性モノマーを含有するボーラス形成用液体材料を用い、患者の皮膚表面の形状データ、及び患者の患部の形状データに基づき、光造形方式の三次元プリンターにて形成することを特徴とするボーラスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020008877A JP6915708B2 (ja) | 2016-05-12 | 2020-01-23 | ボーラスの製造方法及びボーラス形成用液体材料 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016096435A JP6651976B2 (ja) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | ボーラス形成用液体材料、ボーラス及びその製造方法 |
JP2020008877A JP6915708B2 (ja) | 2016-05-12 | 2020-01-23 | ボーラスの製造方法及びボーラス形成用液体材料 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016096435A Division JP6651976B2 (ja) | 2016-05-12 | 2016-05-12 | ボーラス形成用液体材料、ボーラス及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020058905A true JP2020058905A (ja) | 2020-04-16 |
JP6915708B2 JP6915708B2 (ja) | 2021-08-04 |
Family
ID=70218579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020008877A Active JP6915708B2 (ja) | 2016-05-12 | 2020-01-23 | ボーラスの製造方法及びボーラス形成用液体材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6915708B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022168904A1 (ja) | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 早川ゴム株式会社 | ボーラス形成材およびそれを用いたボーラス |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62204770A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-09 | ヘキスト合成株式会社 | 放射線治療用ボ−ラス |
JPH03115897A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Kagaku Gijutsucho Hoshasen Igaku Sogo Kenkyusho | 放射線治療用ボーラス成形用型の形成装置並びにボーラス製造法 |
JP2005037214A (ja) * | 2003-05-19 | 2005-02-10 | Kawakami Hideyuki | 放射線照射用コンペンセータ、コンペンセータ製造装置および放射線照射装置 |
WO2015077881A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | Dalhousie University | System and method for manufacturing bolus for radiotherapy using a three-dimensional printer |
WO2015111366A1 (en) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | Ricoh Company, Ltd. | Three-dimensional object and method for forming same |
-
2020
- 2020-01-23 JP JP2020008877A patent/JP6915708B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62204770A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-09 | ヘキスト合成株式会社 | 放射線治療用ボ−ラス |
JPH03115897A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-16 | Kagaku Gijutsucho Hoshasen Igaku Sogo Kenkyusho | 放射線治療用ボーラス成形用型の形成装置並びにボーラス製造法 |
JP2005037214A (ja) * | 2003-05-19 | 2005-02-10 | Kawakami Hideyuki | 放射線照射用コンペンセータ、コンペンセータ製造装置および放射線照射装置 |
WO2015077881A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | Dalhousie University | System and method for manufacturing bolus for radiotherapy using a three-dimensional printer |
WO2015111366A1 (en) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | Ricoh Company, Ltd. | Three-dimensional object and method for forming same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022168904A1 (ja) | 2021-02-05 | 2022-08-11 | 早川ゴム株式会社 | ボーラス形成材およびそれを用いたボーラス |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6915708B2 (ja) | 2021-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6961570B2 (ja) | ボーラス及びその製造方法 | |
JP6720476B2 (ja) | 立体造形用液体セット、立体造形物の製造方法、及び立体造形物 | |
US10557018B2 (en) | Three-dimensional object forming liquid, three-dimensional object forming liquid set, three-dimensional object producing method, and three-dimensional object | |
JP6520266B2 (ja) | ハイドロゲル前駆体液及び立体造形用液体セット、並びに、それらを用いたハイドロゲル造形体及び立体造形物の製造方法 | |
JP6825313B2 (ja) | 立体造形物の製造方法、及び製造装置 | |
JP7155579B2 (ja) | ハイドロゲル構造体、その製造方法、及び臓器モデル | |
JP2018153936A (ja) | 立体造形物と流動体のセット、及び立体造形物の保管方法 | |
JP7042550B2 (ja) | ハイドロゲル構造体、並びにその製造方法及び用途 | |
JP6878793B2 (ja) | ハイドロゲル構造体、並びにその製造方法及び用途 | |
JP6915708B2 (ja) | ボーラスの製造方法及びボーラス形成用液体材料 | |
JP7106850B2 (ja) | 超音波検査用ファントム及びその製造方法 | |
JP6981313B2 (ja) | ボーラス、ボーラスの製造方法、及び立体造形物 | |
JP6651976B2 (ja) | ボーラス形成用液体材料、ボーラス及びその製造方法 | |
JP6809217B2 (ja) | ボーラスと保管用部材のセット、ボーラスと保管用部材の製造方法、及び保管用部材 | |
US11597139B2 (en) | Solid freeform fabrication object, method of manufacturing solid freeform fabrication object, liquid set for solid freeform fabrication, and device for manufacturing solid freeform fabrication object | |
JP2020074838A (ja) | 超音波伝搬部材及びその製造方法 | |
JP2020074837A (ja) | 超音波伝搬部材及びその製造方法 | |
JP7441413B2 (ja) | 立体造形物、立体造形物の製造方法、立体造形用液体セット、立体造形物の製造装置 | |
JP2019163473A (ja) | ハイドロゲル前駆体液及び立体造形用液体セット、並びに、それらを用いたハイドロゲル造形体及び立体造形物の製造方法 | |
US11541594B2 (en) | Ultrasonic propagation member and method for producing same | |
JP7466840B2 (ja) | ハイドロゲル立体造形用組成物、ハイドロゲル立体造形物の造形方法、及びハイドロゲル立体造形用組成物セット | |
JP2021024089A (ja) | 立体造形モデル及びその製造方法、並びにハイドロゲル造形物用コーティング剤 | |
JP2021013731A (ja) | 中性子線透過調整デバイス、中性子線透過調整デバイスの製造方法、及び中性子線照射量の調整方法 | |
JP2018035272A (ja) | ハイドロゲル構造体、並びにその製造方法及び用途 | |
JP2022030867A (ja) | 造形方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200210 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200210 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210615 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210628 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6915708 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |