Hybrid Fabrication of Patient-Specific Intraoral Stents for Head and Neck Radiotherapy: A Retrospective Case Series with Exploratory Dosimetry

Resumo Técnico: Fabricação Híbrida de Stents Intraorais Personalizados para Radioterapia de Cabeça e Pescoço

Problema
A radioterapia para tumores de cabeça e pescoço exige uma cobertura precisa da dose no alvo, minimizando simultaneamente a irradiação de tecidos saudáveis adjacentes, como a língua, o palato, os lábios e as glândulas salivares. A proximidade anatômica dessas estruturas com o tumor ou leito pós-operatório necessita de uma separação espacial específica para cada paciente. Embora os stents intraorais possam estabelecer essas relações, a personalização é particularmente desafiadora em pacientes com perda parcial ou total de dentes (edentulismo) e alterações anatômicas pós-operatórias. Os fluxos de trabalho tradicionais dependem frequentemente de laboratórios odontológicos externos ou escaneamento intraoral direto, que podem não ser universalmente acessíveis ou adaptáveis a condições complexas de suporte de tecido. Este estudo aborda a necessidade de um fluxo de trabalho móvel, liderado clinicamente, que acomode diversos estados dentários e avalie o impacto dosimétrico resultante.

Metodologia
O estudo apresenta uma série de casos descritiva retrospectiva envolvendo 16 pacientes adultos com tumores de cabeça e pescoço tratados no Instituto Nacional do Câncer em Kyiv, Ucrânia. O núcleo da metodologia é um fluxo de trabalho de fabricação híbrida que integra moldagem funcional com manufatura digital:

1. Moldagem Clínica: Um molde funcional é moldado diretamente intraoralmente utilizando silicone de condensação (C-silicone). Esta etapa registra a relação pretendida da mandíbula, a posição dos tecidos moles e os contornos de suporte (dentes, cristas alveolares ou mucosa) sem exigir o escaneamento direto das mandíbulas do paciente.
2. Transferência Digital: O padrão de silicone é escaneado extraoralmente utilizando um scanner óptico Medit i60s. A geometria resultante serve como entrada para o design digital.
3. Design e Fabricação: Os modelos digitais são refinados no Meshmixer (suavização de superfícies de contato, adição de canais de respiração) e fabricados via Modelagem por Deposição Fundida (FDM) com Ácido Polilático (PLA) em uma impressora Bambu Lab X2D. Os dispositivos apresentam preenchimento (infill) giroide de 8% e configurações específicas de parede/perímetro.
4. Esterilização e Uso Clínico: Os stents passam por esterilização por plasma de gás de peróxido de hidrogênio de baixa temperatura. Eles são utilizados para deslocar a língua caudalmente, retrair os lábios ou retrair as bochechas durante o tratamento.
5. Avaliação Dosimétrica: Foram realizadas sete comparações pareadas utilizando conjuntos de dados de TC adquiridos com (CT1) e sem (CT2) o stent. Os planos de tratamento foram otimizados em CT1 e recalculados em CT2 usando o sistema de planejamento de tratamento Monaco (algoritmo XVMC) com parâmetros de feixe idênticos. As métricas incluíram dose média da cavidade oral total ($D_{mean}$), doses de órgãos em risco (OAR) e cobertura do alvo (PTV $V_{95\%}$, $V_{100\%}$, Índice de Conformidade, Índice de Homogeneidade).
6. Avaliação de Reprodutibilidade: Uma análise qualitativa de imagens seriais de kV-CBCT sagitais de três pacientes ilustrativos foi conduzida para avaliar a manutenção da abertura da mandíbula e da separação língua-palato ao longo das frações de tratamento.

Principais Contribuições

• Validação do Fluxo de Trabalho Híbrido: O artigo demonstra um fluxo de trabalho híbrido viável e móvel que contorna laboratórios odontológicos externos e o escaneamento intraoral direto, baseando-se, em vez disso, na moldagem funcional à beira do leito e no escaneamento extraoral do padrão.
• Adaptabilidade a Anatomias Complexas: O estudo aplicou com sucesso este fluxo de trabalho a pacientes com edentulismo completo e alterações anatômicas pós-operatórias, adaptando as superfícies de suporte aos contornos alveolares e mucosos em vez de depender exclusivamente da dentição.
• Caracterização Dosimétrica: Fornece um perfil dosimétrico detalhado do efeito do stent, analisando especificamente as compensações (trade-offs) entre a redução da dose em tecidos orais não envolvidos e o potencial aumento de dose em estruturas adjacentes.
• Viabilidade Clínica: O estudo documenta a tolerabilidade clínica, o cronograma de fabricação (prazo de 3 dias) e a ausência de quebra do dispositivo ou intolerância severa na coorte.

Resultados

• Aplicação Clínica: Os stents foram usados para deslocamento caudal da língua em 13 pacientes, retração labial em dois e retração de bochecha em um. Dois pacientes eram completamente edêntulos. Onze pacientes completaram o curso de radioterapia com o stent; um stent exigiu retrabalho para conforto. Não foi relatada quebra ou intolerância ao dispositivo.
• Desfechos Dosimétricos:
  • Cavidade Oral: Em sete comparações pareadas, a dose média ($D_{mean}$) da cavidade oral total diminuiu em cinco casos. A $D_{mean}$ média reduziu de 44,11 Gy para 42,94 Gy (uma redução média pareada de 1,17 Gy). A maior redução foi de 5,2 Gy (9,3%) no Paciente 12.
  • Cobertura do Alvo: Em três pares detalhados, a cobertura do PTV ($V_{95\%}$ e $V_{100\%}$) permaneceu inalterada. O Índice de Conformidade ($CI_{95}$) mostrou um ligeiro aumento com o stent, e o Índice de Homogeneidade ($HI_{ratio}$) permaneceu estável ou apresentou leve melhora.
  • Variabilidade de Órgãos em Risco (OAR): Embora as doses da parótida contralateral tenham diminuído, os efeitos foram heterogêneos. No Paciente 12, a $D_{mean}$ da cavidade oral não envolvida diminuiu em 3,3 Gy, mas a $D_{mean}$ da glândula submandibular ipsilateral aumentou em 4,3 Gy, e a $D_{max}$ mandibular aumentou.
• Reprodutibilidade: Imagens de CBCT seriais indicaram abertura de mandíbula e separação língua-palato amplamente semelhantes entre as frações 1, 10, 28 e 30, sugerindo posicionamento estável.
• Propriedades do Material: Medições de TC do stent mostraram baixos valores médios de Unidades Hounsfield (HU) (variando de -969 a -618 HU), refletindo a estrutura composta de polímero e espaços de ar (preenchimento de 8%).

Significância e Alegações
O artigo afirma que o fluxo de trabalho híbrido permite a fabricação individualizada de stents intraorais para diversas condições dentárias e pós-operatórias, incluindo edentulismo completo, sem a necessidade de laboratórios externos. Os dados dosimétricos apoiam um benefício seletivo: o reposicionamento dos tecidos pode reduzir a dose média calculada para a cavidade oral total e não envolvida na maioria dos pares avaliados, sem comprometer a cobertura do alvo.

No entanto, os autores mantêm uma postura modesta quanto às implicações clínicas:

• O estudo não estabelece uma redução na toxicidade clínica ao nível populacional ou superioridade sobre planos otimizados independentemente sem os stents.
• As reduções de dose observadas são descritivas e específicas de cada paciente; o aumento de dose em certas estruturas (ex: glândula submandibular ipsilateral) destaca uma compensação que requer uma avaliação cuidadosa de benefício-risco.
• Os achados servem como uma justificativa para avaliações prospectivas, especificamente para determinar se as mudanças dosimétricas observadas se traduzem em redução de mucosite, melhor função salivar ou melhores resultados relatados pelo paciente.
• O artigo conclui que, embora o fluxo de trabalho seja clinicamente viável e ofereça separação anatômica, estudos prospectivos adicionais com desfechos de toxicidade padronizados e planos comparadores otimizados independentemente são necessários para estabelecer a magnitude e o valor clínico desses efeitos.