Kvantpunktide leht suurendab Tšerenkovi kiiritusravi doosi kujutist

Tšerenkovi kujutis võimaldab reaalajas visualiseerida kiirguskiire patsiendi kehal ja annab võimaluse hinnata kiiritusravi manustamise täpsust. Hiina teadlased on nüüd välja töötanud viisi, kuidas parandada Tšerenkovi kujutiste kvaliteeti, kasutades patsiendi külge kinnitatud paindlikku, mittetoksilist süsiniku kvantpunktide (cQD) lehte.

Tšerenkovi valgus tekib siis, kui laetud osakesed liiguvad koes valguse faasikiirusest suurema kiirusega. Signaali intensiivsus on võrdeline manustatud kiirgusdoosiga, mis näitab täpse annuse, mis ravi ajal edastatakse. Võrreldes tavapäraste kiirgusdoosi mõõtmise meetoditega pakub optilise pildistamise tehnika kõrget ruumilist eraldusvõimet, suurt tundlikkust ja kiiret pildistamiskiirust.

Tšerenkovi emissiooni intensiivsus on aga madal ning eraldunud footonid hajuvad ja neelduvad kudedes. Seetõttu on tavalistel laenguga ühendatud seadme (CCD) kaameratel raskusi signaali kogumisega. Selle asemel on kasutusel kallimad intensiivistatud CMOS/CCD kaamerad.

cQD-del on neeldumisspektrid, mis kattuvad Tšerenkovi emissioonispektriga; siis kiirgavad nad luminestsentsi pikematel lainepikkustel. aasta tuumateaduse ja -tehnoloogia osakonnas välja töötatud ja testitud cQD-leht Nanjingi lennu- ja astronautikaülikool, Seetõttu saab seda kasutada Tšerenkovi emissiooni nihutamiseks, et see sobiks CCD-kaamera tundliku tuvastuspiirkonna optimaalse lainepikkusega.

Kui cQD-kate on paigas, koosneb optiline emissioon koe pindmisel pinnal genereeritud Tšerenkovi footonitest, Tšerenkovi footonite poolt ergastatud fluorestsentsist ja cQD-des tekitatud radioluminestsentsist. See suurendab kogu optilist signaali ja parandab saadud kujutiste pildikvaliteeti ja signaali-müra suhet (SNR).

Põhiuurija Changran Geng ja kolleegid lõid cQD-lehe, kasutades 10 nm läbimõõduga cQD-de ja UV-kiirgusega kõveneva liimi lahust. See segu kaeti tsentrifuugimisega plastkilega kaetud substraadile ja tahkestati UV-lambiga. Plastikust aluspind tagab, et stsintillatsioonimaterjal ei puutuks vahetult kokku nahaga.

Saadud cQD-lehe paksus oli 222 ± 5 µm ja läbimõõt 15 cm ning see oli piisavalt paindlik, et kohanduda patsiendi pinnaga. Meeskond märgib, et cQD leht on peaaegu läbipaistev ega blokeeri Tšerenkovi emissiooni kudedest.

Oma leidudest teatamine Meditsiiniline füüsika, katsetasid teadlased algselt cQD-katet tahkel vesiplaadil, mis oli kaetud 2 mm heleda nahatooniga savikihiga, et jäljendada naha optilisi omadusi. Nad hindasid optilise intensiivsuse ja manustatud annuse vahelist suhet, kasutades cQD kontsentratsioone 0, 0.05, 0.1 ja 100, 500 mg / ml, väljastatud annuseid 6–10 MU ja 6 ja 10 MV kiirt. Nad täheldasid lineaarset seost optilise intensiivsuse ja annuse vahel nii XNUMX kui ka XNUMX MV footoni puhul. cQD-lehe lisamine kahekordistas SNR-i mõlemal juhul.

Seejärel uuris meeskond cQD katte toimivust antropomorfsel fantoomil, kasutades erinevaid kiiritusravi materjale ja erinevaid ümbritsevaid valgusallikaid. Valguse emissioon erinevate materjalide pinnalt oli cQD-lehega üle 60% suurem kui ilma. Täpsemalt suurenes keskmine optiline intensiivsus umbes 69.25%, 63.72% ja 61.78%, kui lisati boolusele, maskiproovile ning booluse ja maski kombinatsioonile cQD leht. Vastavad SNR-id paranesid umbes 62.78%, 56.77% ja 68.80%.

Punase LED-i ümbritseva valguse korral saab katte kaudu saada optilisi kujutisi, mille SNR on suurem kui 5. Ribalassfiltri lisamine suurendas SNR-i umbes 98.85%.

"CQD katte ja vastava filtri kombinatsiooni abil saab optiliste kujutiste valguse intensiivsust ja SNR-i märkimisväärselt suurendada," kirjutavad teadlased. "See heidab uut valgust optilise pildistamise kliinilise rakenduse edendamisele, et visualiseerida kiirt kiiritusravis kiirema ja odavama pildi omandamise protsessiga."

Tšerenkovi kujutis kiiritusravi visualiseerimiseks: üks aasta kliinilist kasutamist

Geng räägib Füüsika maailm et meeskond jätkab aktiivselt oma uurimistööd mitmel viisil. Üks näide on Tšerenkovi kujutise uurimine kasutamiseks keloidide elektronkiirte kiiritusraviga, healoomulised kiulised kahjustused, mis tulenevad ebanormaalsest paranemisreaktsioonist.

"Mõned uuringud on näidanud, et operatsioonijärgne elektronkiire kiiritusravi võib vähendada keloidide kordumise määra," selgitab Geng. "Kuid ebatäpsed tarned on tavaliselt seotud elektronkiire parameetrite muutumisega, samuti patsiendi seadistuste ebakindlusega või hingamisliigutustega. Need võivad põhjustada ebapiisava või ülemäärase doosi ebasobivatel külgnevatel väljadel, mis võib põhjustada normaalse naha kudede kahjustusi või keloidi kordumist. Püüame kasutada Tšerenkovi pilditehnoloogiat koos cQD-lehtedega, et mõõta reaalajas keloidelektronkiirguse ajal edastatud külgnevate kiirgusväljade sobivust.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/a-sheet-of-quantum-dots-enhances-cherenkov-imaging-of-radiotherapy-dose/