Ersten ganzen “Mensch” 3D-Druck von Moore für die Strahlentherapieforschung

Mit nur einem Jahr ist sie 155cm groß und wiegt 6,8kg. Sie kann 36 Liter Wasser bis zu acht Stunden lang halten. Sie hat einen abnehmbaren Kopf, bleibt aber gesichtslos. Ihr Name ist Marie und nein, dies ist nicht ihr Online-Profil.

Meagan Moore von Baton Rouge, LSU Biological and Agricultural Engineering, hat im vergangenen Jahr daran gearbeitet, den ersten „menschlichen Körper“ in realer Größe für die Strahlentherapieforschung zu drucken. Das Phantom-Projekt, auch als Marie bekannt, wird helfen, die Strahlenexposition eines Menschen in realer Größe zu testen, um den besten Winkel für die Dosisverteilung zu ermitteln.

“Phantome werden in der Medizin- und Gesundheitsphysik seit Jahrzehnten als Ersatz für menschliches Gewebe verwendet”, sagte Moore. „Das Problem ist, dass die meisten dosimetrischen Modelle derzeit nach einem Standard hergestellt werden, wenn Menschen aller Körpertypen Krebs bekommen. Derzeit gibt es keine personalisierten Ganzkörperphantome.“

Während derzeitige Phantome 40.000 Dollar kosten, keine Gliedmaßen haben und nicht jeden Körpertyp repräsentieren, repräsentiert Marie einen ganzen menschlichen Körper, der realistischer ist und nur 500 Dollar kostet. Anhand von 3D-Scans von fünf echten Frauen, die vom Pennington Biomedical Research Center beschafft wurden, entwickelte Moore ein lebensechtes weibliches Phantom aus Biokunststoff, das mit Wasser gefüllt werden kann, um eine dem Patienten ähnliche Dichte zu erreichen.

“Ich wollte speziell mit einer Frau zusammenarbeiten, weil Frauen in der Wissenschaft normalerweise nicht studiert werden, weil sie aus verschiedenen Gründen als komplex betrachtet werden”, sagte Moore. “Ich möchte eine Person mit der komplexesten Geometrie.”

Es dauerte 136 Stunden, um Marie in vier Abschnitten auf dem BigRep-Drucker in der LSU Atkinson Hall zu drucken. Um die Abschnitte zu verbinden, verwendete Moore eine Kombination aus Löten, Reibrührschweißen und Sandstrahlen. Manchmal benutzte sie sogar Hammer und Meißel, um Plastikstücke zu entfernen, ohne Marie zu beschädigen. Die Hauptschwierigkeit bestand darin herauszufinden, wo das Rohr für Dosismessungen platziert werden sollte. Es endete die Mittellinie von ihrem Kopf zu ihrem Beckenboden.

Um das Phantom an Geräten mit mehreren Millionen Dollar testen zu können, mussten zunächst mehrere Wassertests durchgeführt werden. Bei jedem Test wurden 36 Gallonen Wasser in Marie gegossen, um zu sehen, ob sie dieses Gewicht 4 1/2 Stunden halten konnte. Moore improvisierte dann mit einem PVC-Rohr, um die „Tropfen“ zu fangen, die aus einigen Bereichen kamen.

“Dieser Prozess macht mich immer nervös, aber ich weiß, dass er nicht platzen wird, weil er mit Dachdeckmitteln bedeckt ist”, sagte Moore. „Die Art und Weise, wie Marie geformt wird, hilft auch.“

Vor dem Wassertest wurde Marie zum Schutz mit flüssigem Latex und violettem Dachdichtungsmittel beschichtet. Warum lila Dichtungsmittel?

“Lila war im Verkauf”, sagte Moore. „Es stellt sich heraus, dass die Farbe der LSU und der University of Washington entspricht. Sie trägt auch ihre rutschfesten LSU-Socken.“

Im vergangenen Oktober brachte Moore Marie in die UW Medical Cyclotron Facility in Seattle, wo Forscher daran interessiert waren, die schnelle Neutronentherapie an ihr zu testen. Diese Art von Therapie – eine spezialisierte und leistungsstarke Form der externen Strahlentherapie – wird häufig zur Behandlung bestimmter Tumore verwendet, die strahlenresistent sind, was bedeutet, dass sie mit Röntgenstrahlentherapie extrem schwer zu töten sind.

“Die UW und die Oregon Health and Science University haben kürzlich mit dem Projekt begonnen”, sagte Moore. “Ich habe einen Sarg für Marie gebaut, damit er dort verschickt werden kann. Ich habe Arbeiter und Handarbeiter ausführlich darüber unterrichtet, wie sie sich um sie kümmern sollen.”

Maries Reise wurde von LSU Medical Physics Program Director und Professor Wayne Newhauser ins Leben gerufen, der nicht nur Moores Mentor beim Phantom-Projekt war, sondern auch Forscher an der Westküste kannte, die an dem Projekt interessiert wären.

“Die ursprüngliche Idee für das gesamte Projekt war nicht ganz meine Idee”, sagte Moore. “DR. Becky Carmichael [LSU-Kommunikationskoordinator für Wissenschaftskoordinator und TEDxLSU-Sprecher-Coach] sagte Dr. Newhauser, dass er mit mir sprechen sollte. Ich traf ihn bei seinem TED Talk, wo er eine Präsentation zum 3D-Druck hielt und wie er mit der Wissenschaft verbunden ist. Da ich gerade mit dem 3D-Modellieren begonnen hatte, zeigte ich ihm meine 3D-Drucke. Dieses Projekt nahm seine Arbeit mit Brustkrebs und Computational Modeling auf.

“Ein Grund, warum ich gerne mit Dr. Newhauser zusammenarbeite, ist, dass er gut ist Ja’s zu finden”, fügte Moore hinzu. „Das ist, was jedes Projekt in die Existenz treibt. Nicht nur eine Idee zu haben, sondern die Handlung hinter der Idee. In dieser Umgebung arbeite ich gerne, in der wir etwas erreichen können.”

Kunst und Wissenschaft

Moore hat sich im letzten Herbst als BAE-Studentin an der LSU eingeschrieben, weil sie der Meinung war, dass die Disziplin eine Plattform ist, auf der sie Kunst und Wissenschaft verbinden kann.

“Dieses Projekt begann aus der Kunstperspektive und wurde dann Wissenschaft”, sagte Moore, der zunächst Kunst und Wissenschaft zusammen studieren wollte, bevor er BAE entdeckte. “Ich spreche gerne über die Schnittstelle zwischen Kunst und Technik, weil es meiner Meinung nach sehr wichtig ist, wie ich in der Wissenschaft in vielerlei Hinsicht existiere.”

Moores Liebe zur Wissenschaft begann schon in jungen Jahren, als sie in der siebten Klasse mit einem LSU-Absolventen der Fischotolithen lernte und obsessiv an Wissenschaftsmessen teilnahm.

“Ich wusste immer, dass ich Wissenschaft machen wollte”, sagte sie. „Ich habe mit etwas von der Wissenschaft, die ich machte, Kunst gemacht, und schließlich wurde mir klar, dass ich einfach nur mit der Technik beschäftigt bin. Die biomedizinische Umgebung kam einfach zusammen, und ich dachte: „Das ist was ich derzeit sowieso mache. Das sollte ich aus meinem Leben machen.“

„Ich habe mir eine interdisziplinäre Rolle geschaffen, indem ich länger an meinem Abschluss gearbeitet habe“, fuhr sie fort. „Ich kann in vielen verschiedenen Programmen arbeiten und viele Werkzeuge verwenden. Ich würde gerne einen Abschluss machen und weitermachen, aber ich lerne anders, und wenn ich an dem Prozess teilnehmen kann, während ich lerne, ist das eine unglaubliche Einstellung.”

Was Marie betrifft, deren Name eine Kombination aus Marie Curie (Strahlenforscher), Marie Antoinette (abnehmbarer Kopf) und Marie Laveau (violetter Symbolismus) ist, hofft Moore, dass personalisierte Repliken von ihr geschaffen und im medizinischen Bereich genauer eingesetzt werden um Krebspatienten behandeln.

“Was ich für dieses Projekt gerne sehen würde, ist die Forschung, die als grundlegende Arbeit zur Personalisierung von Krebsbehandlungen für Menschen mit komplexeren Behandlungen verwendet werden soll”, sagte Moore. „Kinder und Brustkrebspatientinnen haben eine sehr unterschiedliche Morphologie, die normalerweise sehr schwer zu behandeln ist. Ich finde, je mehr wir über jeden Körper erfahren, desto komplexer wird es werden. Wir haben immer noch falsche Medikamente auf vielen Ebenen. Wir haben viel zu lernen.“