Pintar con protones: haces de tratamiento recrean obras de arte – Mundo Física

La terapia de protones de intensidad modulada (IMPT) es una técnica avanzada de tratamiento del cáncer que utiliza haces de protones estrechos en forma de lápiz, pintados punto por punto y capa por capa dentro del paciente, para administrar radiación en patrones de dosis muy complejos. Combinado con técnicas sofisticadas de planificación del tratamiento, IMPT puede moldear la dosis de protones para que coincida con el tumor objetivo con una precisión sin precedentes, maximizando la destrucción de las células cancerosas y minimizando el daño al tejido sano cercano.

Buscando mostrar el impresionante poder de IMPT para crear intrincadas distribuciones de dosis, el físico médico Lee Xu del Centro de Protones de Nueva York Se le ocurrió un enfoque inusual: utilizó haces de lápiz de protones para recrear una serie de pinturas conocidas como planes de tratamiento, utilizando efectivamente los protones como pincel.

“Cuando entré por primera vez en este campo, recuerdo haber visto los planes de tratamiento y sorprenderme de lo hermosos que eran. Realmente me parecieron obras de arte”, dice Xu. Mundo de la física. “A medida que pasaba más y más tiempo observando la planificación del tratamiento, me di cuenta de lo similares que eran los dosimetristas y los artistas. En realidad, la única diferencia estuvo en el medio que utilizaron y el lienzo en el que aplicaron el medio”.

Xu eligió cinco pinturas conocidas: La joven de la perla por Johannes Vermeer, La noche estrellada de Vicente van Gogh, El grito por Edvard Munch, Composición con rojo, azul y amarillo. por Piet Mondrian y Hijo de hombre por René Magritte – para recrear en el sistema de planificación de tratamiento Eclipse v16.1, compartiendo las imágenes resultantes en Dosimetría Médica.

Para generar cada “pintura”, el sistema de planificación utilizó protones clínicos con energías de 70 a 250 MeV para depositar “pintura” (dosis de radiación) sobre un “lienzo” (un fantasma de agua), con una prescripción total de 100 Gy en 50 fracciones. . Cada plan de tratamiento empleó entre uno y seis campos de protones dirigidos al frente del lienzo, con el isocentro colocado a una profundidad de 10 cm.

El proceso comienza de manera similar a una obra de arte tradicional: creando un boceto preliminar en el lienzo para determinar el diseño general, en este caso usando la herramienta Pincel 2D en el espacio de trabajo de contorno de Eclipse. A continuación, los elementos clave, como el cielo y el suelo, se delinean como contornos y se dividen en estructuras separadas para representar diferentes colores, tonos y texturas. En algunos casos, Xu utilizó una subdivisión final en estructuras aún más pequeñas (hasta 65 para la pintura más compleja) para reflejar detalles más intrincados.

Xu asignó diferentes colores a varios niveles de isodosis entre 0 y 100 Gy en intervalos de aproximadamente 300 cGy. Luego optimizó los planes de tratamiento para depositar dosis dentro del lienzo que lograran el color deseado en cada región. Xu señala que la distribución de dosis final se calculó utilizando el mismo algoritmo de superposición de convolución de protones empleado en su clínica.

"Después de familiarizarme con la terapia de protones con escaneo de haz de lápiz, me di cuenta de que las posibilidades de pintar dosis utilizando protones eran casi ilimitadas", dice Xu. “Tenía muchas ganas de ver hasta dónde podía llegar y qué mejor manera que recrear algunas de mis pinturas favoritas utilizando rayos de protones. Si bien he tenido esta idea durante casi cinco años, sólo recientemente tuve el tiempo y la paciencia para hacerla realidad”.

Las recreaciones finales exhibieron un marcado parecido con las obras de arte originales con suficiente resolución para dilucidar detalles finos. Xu señala que cada pintura es en realidad una obra de arte tridimensional y puede verse a múltiples profundidades dentro del fantasma de agua.

¿Puede el escaneo con haz de lápiz permitir la terapia de protones sin pórtico?

Además de ser una impresionante demostración de tecnología médica de vanguardia, las pinturas tienen un propósito adicional. Xu prevé que podrían actuar como una herramienta educativa, para ayudar a los pacientes sometidos a tratamiento a comprender los principios generales de la terapia de protones, o incluso para ayudar a los estudiantes de medicina y de física médica a comprender mejor la física de protones y la dosimetría mediante el uso de una serie de pinturas comentadas.

"Espero que este artículo muestre lo lejos que hemos llegado desde los días de la planificación 2D y cómo la tecnología moderna nos ha permitido brindar atención altamente dirigida y específica para cada paciente", agrega Xu. “También espero que este trabajo sirva como recordatorio para todos los que trabajamos en los campos de la oncología radioterápica y la física médica de que, si bien a menudo nos consideramos científicos o médicos, en el fondo también somos artistas; y sin arte, nuestro campo no sería el mismo”.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/