الرسم بالبروتونات: أشعة المعالجة تعيد إنتاج الأعمال الفنية – عالم الفيزياء

العلاج بالبروتونات المعدلة الكثافة (IMPT) هو تقنية متقدمة لعلاج السرطان تستخدم حزمًا ضيقة من البروتونات تشبه قلم الرصاص - يتم رسمها نقطة تلو الأخرى وطبقة تلو الأخرى داخل المريض - لتوصيل الإشعاع بأنماط جرعات معقدة للغاية. إلى جانب تقنيات تخطيط العلاج المتطورة، يمكن لـ IMPT تشكيل جرعة البروتون لتتناسب مع الورم المستهدف بدقة غير مسبوقة، مما يزيد من تدمير الخلايا السرطانية مع تقليل الضرر الذي يلحق بالأنسجة السليمة القريبة.

سعيًا إلى عرض القوة المذهلة لـ IMPT في إنشاء توزيعات معقدة للجرعات، قال الفيزيائي الطبي لي شو من معهد مركز نيويورك بروتون توصل إلى نهج غير عادي - استخدم أشعة قلم الرصاص البروتونية لإعادة إنشاء سلسلة من اللوحات الشهيرة كخطط علاجية، باستخدام البروتونات بشكل فعال كفرشاة رسم.

“عندما دخلت هذا المجال لأول مرة، أتذكر أنني نظرت إلى خطط العلاج وأذهلني مدى جمالها. يقول شو: "لقد بدت حقًا وكأنها أعمال فنية بالنسبة لي". عالم الفيزياء. "بينما أمضيت المزيد والمزيد من الوقت في مراقبة تخطيط العلاج، أدركت مدى تشابه أجهزة قياس الجرعات مع الفنانين. كان الاختلاف الوحيد حقًا هو في الوسيط الذي استخدموه والقماش الذي طبقوا عليه الوسيط.

اختار شو خمس لوحات مشهورة – فتاة مع بيرل القرط بواسطة يوهانس فيرمير، ليلة النجوم بواسطة فنسنت فان جوخ، الصرخة بواسطة إدوارد مونك، تكوين مع الأحمر والأزرق والأصفر بواسطة بيت موندريان، و ابن آدم بواسطة René Magritte - لإعادة إنشاء نظام تخطيط العلاج Eclipse v16.1، ومشاركة الصور الناتجة في قياس الجرعات الطبية.

لتوليد كل "لوحة"، استخدم نظام التخطيط بروتونات سريرية ذات طاقات تتراوح بين 70-250 ميجا فولت لترسيب "الطلاء" (جرعة الإشعاع) على "لوحة قماشية" (شبح الماء)، مع وصفة طبية إجمالية تبلغ 100 غراي في 50 جزءًا . استخدمت كل خطة معالجة ما بين واحد إلى ستة حقول بروتون موجهة إلى مقدمة اللوحة، مع وضع مركز الإيزوس على عمق 10 سم.

تبدأ العملية بطريقة مشابهة للعمل الفني التقليدي - من خلال إنشاء رسم أولي على القماش لتحديد التخطيط العام، في هذه الحالة باستخدام أداة الفرشاة ثنائية الأبعاد في مساحة عمل تحديد الخطوط في Eclipse. بعد ذلك، يتم تحديد العناصر الأساسية مثل السماء والأرض كمعالم وتقسيمها إلى هياكل منفصلة لتمثيل الألوان والدرجات والأنسجة المختلفة. في بعض الحالات، استخدم شو تقسيمًا فرعيًا نهائيًا إلى هياكل أصغر (تصل إلى 2 للرسمة الأكثر تعقيدًا) لتعكس تفاصيل أكثر تعقيدًا.

قام شو بتعيين ألوان مختلفة لمستويات جرعة متساوية تتراوح بين 0 و100 غراي على فترات تبلغ حوالي 300 غراي. ثم قام بعد ذلك بتحسين خطط العلاج لإيداع الجرعات داخل اللوحة القماشية التي حققت اللون المطلوب في كل منطقة. ويشير شو إلى أن توزيع الجرعة النهائية تم حسابه باستخدام نفس خوارزمية تراكب تلافي البروتون المستخدمة في عيادته.

يقول شو: "بعد أن تعرفت على العلاج بالبروتونات عن طريق المسح باستخدام شعاع القلم الرصاص، أدركت أن إمكانيات رسم الجرعات باستخدام البروتونات كانت لا حدود لها تقريبًا". "أردت حقًا أن أرى إلى أي مدى يمكنني المضي قدمًا، وما هي أفضل طريقة من إعادة إنشاء بعض لوحاتي المفضلة باستخدام أشعة البروتون. على الرغم من أن هذه الفكرة راودتني منذ ما يقرب من خمس سنوات، إلا أنني لم أمتلك الوقت والصبر لتنفيذها إلا مؤخرًا.

أظهرت عمليات الاستجمام النهائية تشابهًا ملحوظًا مع الأعمال الفنية الأصلية بدقة كافية لتوضيح التفاصيل الدقيقة. ويشير شو إلى أن كل لوحة هي في الواقع عمل فني ثلاثي الأبعاد ويمكن مشاهدتها على أعماق متعددة داخل شبح الماء.

هل يمكن لمسح الحزمة بالقلم الرصاص أن يمكّن العلاج بالبروتون الخالي من جسر الرافعة؟

فضلا عن كونها عرضا مثيرا للإعجاب للتكنولوجيا الطبية المتطورة، فإن اللوحات تخدم غرضا إضافيا. ويتصور شو أنها يمكن أن تكون بمثابة أداة تعليمية، لمساعدة المرضى الذين يخضعون للعلاج على فهم المبادئ العامة للعلاج بالبروتون، أو حتى لمساعدة طلاب الفيزياء الطبية والطبية على فهم فيزياء البروتون وقياس الجرعات بشكل أفضل باستخدام سلسلة من اللوحات المشروحة.

ويضيف شو: "آمل أن توضح هذه الورقة إلى أي مدى وصلنا منذ أيام التخطيط ثنائي الأبعاد وكيف أتاحت لنا التكنولوجيا الحديثة تقديم رعاية عالية الاستهداف ومخصصة لكل مريض". "آمل أيضًا أن يكون هذا العمل بمثابة تذكير لنا جميعًا في مجالات علاج الأورام بالإشعاع والفيزياء الطبية أنه بينما نعتبر أنفسنا في كثير من الأحيان علماء أو أطباء، في أعماقنا نحن أيضًا فنانين؛ وبدون الفن، لن يكون مجالنا كما هو.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/