Prootonitega maalimine: ravikiired taasloovad kunstiteoseid – Füüsikamaailm

Intensiivsusmoduleeritud prootonteraapia (IMPT) on täiustatud vähiravi meetod, mis kasutab kitsaid pliiatsilaadseid prootonikiirte – patsiendi sees täpi- ja kihthaaval värvitud – kiirguse edastamiseks väga keerukate doosimustritega. Koos keerukate raviplaneerimismeetoditega saab IMPT enneolematu täpsusega kujundada prootoni doosi nii, et see sobiks sihtkasvajaga, maksimeerides vähirakkude hävimist, minimeerides samal ajal läheduses asuvate tervete kudede kahjustamist.

Meditsiinifüüsik Lee Xu, kes soovib näidata IMPT muljetavaldavat võimsust keerukate annuste jaotuste loomisel, New Yorgi prootonikeskus tuli välja ebatavalise lähenemisviisiga – ta kasutas prootonpliiatsikiirte abil raviplaanidena tuntud maalide seeriat, kasutades prootoneid tõhusalt pintslina.

"Kui ma esimest korda sellesse valdkonda astusin, mäletan, et vaatasin raviplaane ja olin üllatunud, kui ilusad need on. Need tundusid mulle tõesti kunstiteostena, ”räägib Xu Füüsika maailm. "Kui veetsin üha rohkem aega ravi planeerimise jälgimiseks, mõistsin, kui sarnased on dosimeetrid kunstnikega. Ainus erinevus oli tegelikult kasutatud meediumis ja lõuendis, millele nad kandja kandsid.

Xu valis viis tuntud maali – Tüdruk pärlkõrvarõngaga Johannes Vermeer Täheline öö autor Vincent van Gogh, Karje autor Edvard Munch, Kompositsioon punase, sinise ja kollase värviga autor Piet Mondrian ja Inimese Poeg autor René Magritte – taasloomiseks Eclipse v16.1 raviplaneerimise süsteemis, jagades saadud pilte Meditsiiniline dosimeetria.

Iga "maali" genereerimiseks kasutas planeerimissüsteem kliinilisi prootoneid energiaga 70–250 MeV, et kanda "värv" (kiirgusdoos) "lõuendile" (veefantoom), mille kogumäär oli 100 Gy 50 fraktsioonis. . Igas raviplaanis kasutati ühte kuni kuut prootonivälja, mis olid suunatud lõuendi esiküljele, kusjuures isotsenter oli paigutatud 10 cm sügavusele.

Protsess algab sarnaselt traditsioonilise kunstiteosega – luuakse lõuendile esialgne eskiis, et määrata kindlaks üldine paigutus, kasutades antud juhul 2D pintsli tööriista Eclipse’i kontuurimise tööruumis. Järgmiseks on põhielemendid, nagu taevas ja maapind, piiritletud kontuuridena ja jagatud eraldi struktuurideks, et esindada erinevaid värve, toone ja tekstuure. Mõnel juhul kasutas Xu lõplikku alajaotust veelgi väiksemateks struktuurideks (kõige keerulisema maali puhul kuni 65), et kajastada keerukamaid detaile.

Xu määras erinevad värvid erinevatele isodoositasemetele vahemikus 0 kuni 100 Gy intervalliga umbes 300 cGy. Seejärel optimeeris ta raviplaanid, et paigutada lõuendisse annused, mis saavutasid igas piirkonnas soovitud värvi. Xu märgib, et lõplik annuse jaotus arvutati sama prootonikonvolutsiooni-superpositsiooni algoritmi abil, mida tema kliinikus kasutati.

"Pärast pliiatsikiirega skaneeriva prootonteraapiaga tutvumist mõistsin, et prootonite abil doosvärvimise võimalused on peaaegu piiramatud," ütleb Xu. "Ma tõesti tahtsin näha, kui kaugele ma suudan seda edasi lükata ja mis oleks parem viis kui prootonkiirte abil oma lemmikmaali taasluua. Kuigi see idee on mul olnud juba peaaegu viis aastat, oli mul alles hiljuti aega ja kannatust, et see teoks teha.

Lõplikud meelelahutused näitasid märkimisväärset sarnasust originaalsete kunstiteostega, millel oli piisav eraldusvõime, et selgitada peeneid detaile. Xu märgib, et iga maal on tegelikult kolmemõõtmeline kunstiteos ja seda saab vaadelda mitmel sügavusel veefantoomi sees.

Kas pliiatsikiirega skaneerimine võib võimaldada portaalivaba prootonteraapiat?

Peale selle, et maalid on muljetavaldav esindus tipptasemel meditsiinitehnoloogiast, on maalidel täiendav eesmärk. Xu näeb ette, et need võiksid toimida õppevahendina, et aidata ravi saavatel patsientidel mõista prootonteraapia üldpõhimõtteid või isegi aidata meditsiini- ja meditsiinifüüsika üliõpilastel paremini mõista prootonfüüsikat ja dosimeetriat, kasutades seeria annoteeritud maalinguid.

"Loodan, et see artikkel näitab, kui kaugele oleme 2D-planeerimise päevadest alates jõudnud ja kuidas kaasaegne tehnoloogia on võimaldanud meil pakkuda igale patsiendile spetsiifilist sihipärast ravi," lisab Xu. „Loodan ka, et see töö tuletab meile kõigile kiirgusonkoloogia ja meditsiinifüüsika valdkondades meelde, et kuigi me peame end sageli teadlasteks või arstideks, oleme sisimas ka kunstnikud. ja ilma kunstita poleks meie valdkond sama.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/