نقاشی با پروتون: پرتوهای درمان آثار هنری را بازسازی می کنند - دنیای فیزیک

پروتون درمانی تعدیل شده با شدت (IMPT) یک تکنیک پیشرفته درمان سرطان است که از پرتوهای باریک مداد مانند پروتون - رنگ آمیزی نقطه به نقطه و لایه به لایه در بیمار - برای ارائه تابش در الگوهای دوز بسیار پیچیده استفاده می کند. همراه با تکنیک‌های پیچیده برنامه‌ریزی درمان، IMPT می‌تواند دوز پروتون را برای مطابقت با تومور هدف با دقت بی‌سابقه‌ای شکل دهد و تخریب سلول‌های سرطانی را به حداکثر برساند و در عین حال آسیب به بافت سالم مجاور را به حداقل برساند.

لی زو، فیزیکدان پزشکی از مرکز پروتون نیویورک روشی غیرمعمول ارائه کرد - او از پرتوهای مداد پروتون برای بازسازی مجموعه ای از نقاشی های معروف به عنوان طرح های درمانی استفاده کرد و به طور مؤثری از پروتون ها به عنوان قلم مو استفاده کرد.

زمانی که برای اولین بار وارد این رشته شدم، به یاد دارم که به برنامه های درمانی نگاه می کردم و از زیبایی آنها شگفت زده می شدم. آنها واقعاً برای من مانند آثار هنری به نظر می رسیدند دنیای فیزیک. زمانی که زمان بیشتری را صرف مشاهده برنامه‌ریزی درمان می‌کردم، متوجه شدم که دوزیمتریست‌ها چقدر شبیه به هنرمندان هستند. تنها تفاوت واقعاً در رسانه ای بود که استفاده کردند و بومی که رسانه را روی آن اعمال کردند."

خو پنج نقاشی معروف را انتخاب کرد - دختری با گوشواره مروارید نوشته یوهانس ورمیر، شب پرستاره اثر ونسان ون گوگ، جیغ توسط ادوارد مونک، ترکیبی با قرمز، آبی و زرد توسط پیت موندریان و پسر مرد توسط رنه ماگریت – برای بازسازی در سیستم برنامه ریزی درمان Eclipse v16.1، به اشتراک گذاری تصاویر حاصل در دزیمتری پزشکی.

برای تولید هر «نقاشی»، سیستم برنامه‌ریزی از پروتون‌های بالینی با انرژی‌های 70 تا 250 مگا الکترون ولت استفاده کرد تا «رنگ» (دز تابش) را روی یک «بوم» (یک فانتوم آب) با نسخه‌ای 100 گری در 50 کسر رسوب کند. . هر طرح درمانی بین یک تا شش میدان پروتون را به کار می‌برد که روی جلوی بوم، با ایزومرکز در عمق 10 سانتی‌متری قرار می‌گرفت.

این فرآیند به شیوه ای مشابه یک اثر هنری سنتی آغاز می شود - با ایجاد یک طرح اولیه بر روی بوم برای تعیین طرح کلی، در این مورد با استفاده از ابزار براش دو بعدی در فضای کاری کانتورینگ Eclipse. در مرحله بعد، عناصر کلیدی مانند آسمان و زمین به عنوان خطوط مشخص شده و به ساختارهای جداگانه تقسیم می شوند تا رنگ ها، تن ها و بافت های مختلف را نشان دهند. در برخی موارد، Xu از یک تقسیم نهایی به ساختارهای کوچکتر (تا 2 تا برای پیچیده ترین نقاشی) استفاده کرد تا جزئیات پیچیده تری را منعکس کند.

Xu رنگ های مختلفی را به سطوح ایزودوز مختلف بین 0 تا 100 گری در فواصل تقریباً 300 سی گری اختصاص داد. او سپس طرح‌های درمانی را بهینه کرد تا دوزهایی را درون بوم قرار دهد که به رنگ دلخواه در هر منطقه می‌رسید. Xu خاطرنشان می کند که توزیع دوز نهایی با استفاده از همان الگوریتم پیچیدگی-برهم نهی پروتون به کار گرفته شده در کلینیک او محاسبه شد.

خو می گوید: «پس از اینکه با پروتون درمانی اسکن پرتو مدادی آشنا شدم، متوجه شدم که امکانات نقاشی دوز با استفاده از پروتون تقریباً نامحدود است. من واقعاً می‌خواستم ببینم تا چه حد می‌توانم آن را پیش ببرم، و چه راهی بهتر از بازسازی برخی از نقاشی‌های مورد علاقه‌ام با استفاده از پرتوهای پروتون. در حالی که اکنون تقریباً پنج سال است که این ایده را دارم، اخیراً وقت و حوصله برای تحقق آن پیدا کردم.

سرگرمی‌های پایانی شباهت قابل توجهی به آثار هنری اصلی با وضوح کافی برای روشن کردن جزئیات دقیق به نمایش گذاشت. Xu خاطرنشان می کند که هر نقاشی در واقع یک اثر هنری سه بعدی است و می توان آن را در اعماق چندگانه درون شبح آب مشاهده کرد.

آیا اسکن پرتو مدادی می تواند پروتون درمانی بدون گنتری را امکان پذیر کند؟

این نقاشی‌ها علاوه بر نمایش چشمگیر فناوری‌های پزشکی پیشرفته، هدف دیگری نیز دارند. Xu پیش بینی می کند که آنها می توانند به عنوان یک ابزار آموزشی عمل کنند تا به بیماران تحت درمان کمک کنند تا اصول کلی پروتون درمانی را درک کنند، یا حتی به دانشجویان پزشکی و فیزیک پزشکی کمک کنند تا با استفاده از یک سری نقاشی های مشروح، فیزیک پروتون و دزیمتری را بهتر درک کنند.

Xu می افزاید: «امیدوارم این مقاله نشان دهد که از زمان برنامه ریزی دوبعدی تا چه حد پیشرفت کرده ایم و چگونه فناوری مدرن به ما اجازه می دهد مراقبت های بسیار هدفمندی را که مختص هر بیمار است ارائه دهیم. من همچنین امیدوارم که این کار به عنوان یادآوری برای همه ما در زمینه های انکولوژی پرتوشناسی و فیزیک پزشکی باشد که در حالی که ما اغلب خود را دانشمند یا پزشک می دانیم، در عمق وجودمان هنرمند نیز هستیم. و بدون هنر، رشته ما مثل قبل نخواهد بود.»

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/