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  • Progetto fantasma:lo studente 3D stampa il primo essere umano completo per la ricerca sulla radioterapia

    Per l'anno passato, LSU Biological and Agricultural Engineering senior Meagan Moore di Baton Rouge ha lavorato per stampare in 3D il primo "corpo umano" di dimensioni reali per la ricerca sulla radioterapia. Credito:LSU Engineering

    A solo 1 anno, lei è alta 5 piedi e 1 pollice e pesa 15 libbre. Può contenere 36 litri d'acqua per un massimo di 4 ore e mezza. Ha una testa staccabile ma rimane senza volto. Il suo nome è Marie, e no, questo non è il suo profilo online.

    Per l'anno passato, Meagan Moore di Baton Rouge, senior di LSU Biological and Agricultural Engineering, ha lavorato per stampare in 3D il primo "corpo umano" a dimensioni reali per la ricerca sulla radioterapia. Il progetto fantasma, noto anche come Marie, aiuterà a testare l'esposizione alle radiazioni su un essere umano di dimensioni reali per capire l'angolo migliore per la distribuzione della dose.

    "I fantasmi sono stati usati nella fisica medica e sanitaria per decenni come surrogati dei tessuti umani, " Moore ha detto. "Il problema è che la maggior parte dei modelli dosimetrici sono attualmente realizzati da uno standard quando le persone di tutti i tipi di corpo si ammalano di cancro. Al momento non esistono fantasmi a corpo intero personalizzati."

    Mentre i fantasmi attuali costano $ 40, 000, non avere arti, e non rappresentano ogni tipo di corpo, Marie rappresenta un intero corpo umano che è più realistico e costa solo $ 500 per creare. Utilizzando scansioni 3D di cinque donne reali che sono state acquistate dal Pennington Biomedical Research Center, Moore ha sviluppato un fantasma femminile realistico fatto di bioplastica che può essere riempito d'acqua per stabilire una densità variabile simile a quella di un paziente.

    "Volevo lavorare in modo specifico con una donna perché, nella scienza, le donne in genere non vengono studiate perché considerate complesse per una serie di motivi, " disse Moore. "Voglio una persona con la geometria più complessa."

    Ci sono volute 136 ore per stampare Marie in quattro sezioni sulla stampante BigRep nell'Atkinson Hall della LSU. Per collegare le sezioni, Moore ha usato una combinazione di sautering, saldatura, e sabbiatura. A volte usava anche martello e scalpello per togliere pezzi di plastica senza danneggiare Marie. Il problema principale era capire dove mettere il tubo per le misurazioni della dose. Ha finito per scendere lungo la linea mediana dalla testa al pavimento pelvico.

    Per testare il fantasma su apparecchiature multimilionarie, prima è stato necessario eseguire più test dell'acqua. Durante ogni prova, 36 galloni d'acqua sono stati versati a Marie per vedere se poteva reggere quel peso per 4 ore e mezza. Moore ha quindi improvvisato utilizzando un tubo in PVC per catturare i "dribbling" che uscivano da alcune zone.

    "Questo processo mi rende sempre nervoso, ma so che non scoppierà perché ha del sigillante per tetti che lo copre, "Ha detto Moore. "Anche il modo in cui Marie è modellata aiuta."

    Prima del test dell'acqua, Marie è stata rivestita con lattice liquido e sigillante per tetti viola per protezione. Perché sigillante viola?

    ha detto Moore. "Si scopre che il colore corrisponde alla LSU e all'Università di Washington. Indossa anche i suoi calzini antiscivolo della LSU."

    Lo scorso ottobre, Moore ha portato Marie all'Università di Washington Medical Cyclotron Facility a Seattle, dove i ricercatori erano interessati a testare la terapia con neutroni veloci su di lei. Questo tipo di terapia, una forma specializzata e potente di radioterapia a fasci esterni, viene spesso utilizzata per trattare alcuni tumori radio-resistenti, il che significa che sono estremamente difficili da uccidere usando la radioterapia a raggi X.

    "La UW e l'Oregon Health and Science University hanno aderito al progetto molto di recente, "Ha detto Moore. "Hanno costruito una bara per Marie per essere spedita dentro. Ho dato ai lavoratori e ai gestori un resoconto completo su come prendersi cura di lei."

    Il viaggio di Marie è stato organizzato dal direttore del programma di fisica medica della LSU e dal professor Wayne Newhauser, che non solo è stato il mentore di Moore nel Phantom Project, ma conosceva anche ricercatori della costa occidentale interessati al progetto.

    "L'idea iniziale per l'intero progetto non era completamente mia, " Moore ha detto. "Dott. Becky Carmichael [LSU Communication Across the Curriculum science coordinator e speaker coach TEDxLSU] ha detto al Dr. Newhauser che dovrebbe parlare con me. L'ho incontrato al suo TED Talk, dove ha fatto una presentazione sulla stampa 3D e su come si interfaccia con la scienza. Dato che avevo appena iniziato a fare la mia modellazione 3D, Gli ho mostrato le mie stampe 3D. Questo progetto è decollato dal suo lavoro con il cancro al seno e la modellazione computazionale.

    "Una delle ragioni per cui mi piace lavorare con il dottor Newhauser è che è bravo a trovare i sì, " Moore ha aggiunto. "Questo è ciò che spinge ogni progetto in esistenza. Non solo avere un'idea, ma l'azione dietro l'idea. Questo è il tipo di ambiente in cui mi piace lavorare, dove possiamo far succedere qualcosa."

    Arte e Scienza

    Moore si è iscritta alla LSU come studente BAE lo scorso autunno perché sentiva che la disciplina era una piattaforma in cui poteva combinare arte e scienza.

    Il progetto fantasma, noto anche come Marie, aiuterà a testare l'esposizione alle radiazioni su un essere umano di dimensioni reali per capire l'angolo migliore per la distribuzione della dose. Credito:LSU Engineering

    "Questo progetto è partito dal punto di vista artistico, poi divenne scienza, " ha detto Moore, che inizialmente voleva laurearsi in arte e scienza prima di scoprire BAE. "Amo parlare dell'interfaccia tra arte e ingegneria perché penso che sia davvero importante per il modo in cui esisto nel regno della scienza in molti modi".

    L'amore per la scienza di Moore in giovane età l'ha ispirata a studiare ricerca neuroscientifica al Centenary College di Shreveport per poco più di un anno.

    "Ho sempre saputo di voler fare scienza, " ha detto. "Stavo facendo arte con alcune delle scienze che stavo facendo e alla fine ho capito che stavo solo ballando il tip tap facendo ingegneria. L'ambiente dell'ingegneria biomedica si è appena unito, e ho pensato, 'Questo è quello che sto già facendo. Questo è quello che dovrei fare nella vita.'

    "Mi sono creato un ruolo interdisciplinare impiegando un po' più di tempo per lavorare alla mia laurea, " ha continuato. "Sono in grado di lavorare in molti programmi diversi e utilizzare molti strumenti. Mi piacerebbe prendere una laurea e andare avanti, ma imparo diversamente, e se posso condividere il processo mentre sto imparando, è una specie di configurazione incredibile."

    Quanto a Maria, il cui nome è una combinazione di Marie Curie (ricercatrice di radiazioni), Maria Antonietta (testa staccabile), e Marie Laveau (simbolismo viola), Moore spera che le sue repliche personalizzate vengano create e utilizzate in campo medico per curare in modo più preciso i malati di cancro.

    "Quello che mi piacerebbe vedere per questo progetto è la ricerca da utilizzare come lavoro fondamentale per personalizzare i trattamenti contro il cancro per le persone con trattamenti più complessi, "Ha detto Moore. "I bambini e le pazienti con cancro al seno hanno una morfologia davvero diversa che di solito è molto difficile da trattare. Trovo che più impariamo su qualsiasi corpo, più sarà complesso. Stiamo ancora sbagliando la medicina su molti livelli. Abbiamo molto da imparare".


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