صفحه ای از نقاط کوانتومی تصویربرداری چرنکوف از دوز رادیوتراپی را افزایش می دهد

تصویربرداری چرنکوف امکان تجسم در زمان واقعی پرتوهای تشعشع بر روی بدن بیمار را فراهم می کند و ابزاری برای ارزیابی دقت ارائه رادیوتراپی فراهم می کند. اکنون محققان چینی راهی برای بهبود کیفیت تصاویر چرنکوف با استفاده از یک صفحه غیرسمی و انعطاف پذیر از نقاط کوانتومی کربن (cQD) که به بیمار متصل شده است، ابداع کرده اند.

نور چرنکوف زمانی تولید می شود که ذرات باردار با سرعتی بیشتر از سرعت فاز نور در بافت حرکت کنند. شدت سیگنال متناسب با دوز تابش ارسالی است و دوز دقیقی را که در طول درمان ارسال می‌شود، نشان می‌دهد. تکنیک تصویربرداری نوری در مقایسه با روش‌های مرسوم اندازه‌گیری دوز تشعشع، وضوح فضایی بالا، حساسیت بالا و سرعت تصویربرداری سریع را ارائه می‌دهد.

با این حال، شدت انتشار چرنکوف کم است و فوتون های ساطع شده توسط بافت پراکنده و جذب می شوند. به همین دلیل، دوربین های استاندارد دستگاه های متصل به شارژ (CCD) در جمع آوری سیگنال مشکل دارند. در عوض، از دوربین‌های CMOS/CCD تشدید شده گران‌تر استفاده می‌شود.

cQD ها دارای طیف های جذبی هستند که با طیف انتشار چرنکوف همپوشانی دارند. سپس در طول موج های بلندتر، لومینسانس ساطع می کنند. ورق cQD که در دپارتمان علوم و فناوری هسته ای توسعه و آزمایش شده است دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ, بنابراین می توان از آن برای تغییر انتشار چرنکوف برای مطابقت با طول موج بهینه منطقه تشخیص حساس دوربین CCD استفاده کرد.

با قرار گرفتن ورقه cQD، تابش نوری از فوتون‌های Cherenkov تولید شده در سطح سطحی بافت، فلورسانس برانگیخته شده توسط فوتون‌های Cherenkov، و رادیولومینسانس تولید شده در cQD تشکیل شده است. این باعث افزایش کل سیگنال نوری و بهبود کیفیت تصویر و نسبت سیگنال به نویز (SNR) تصاویر به دست آمده می شود.

محقق اصلی چانگران گنگ و همکاران، ورقه cQD را با استفاده از محلولی از cQD با قطر 10 نانومتر و چسب قابل درمان با UV ایجاد کردند. این مخلوط بر روی بستری که با ورقه پلاستیکی پوشانده شده بود با اسپین پوشش داده شد و با یک لامپ UV جامد شد. بستر پلاستیکی تضمین می کند که مواد سوسوزن مستقیماً با پوست تماس پیدا نمی کند.

ورقه cQD حاصل دارای ضخامت 222±5 میکرومتر و قطر 15 سانتی متر بود و به اندازه کافی انعطاف پذیر بود تا با سطح بیمار مطابقت داشته باشد. این تیم خاطرنشان می کند که ورقه cQD تقریباً شفاف است و انتشار Cherenkov از بافت ها را مسدود نمی کند.

گزارش یافته های خود در فیزیک پزشکیمحققان در ابتدا ورقه cQD را روی یک دال آب جامد پوشیده شده با یک لایه 2 میلی متری از خاک رس با رنگ پوست روشن برای تقلید از خواص نوری پوست آزمایش کردند. آنها رابطه بین شدت نوری و دوز تحویلی را با استفاده از غلظت‌های cQD 0، 0.05 و 0.1 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر، دوزهای تحویلی 100-500 MU و پرتوهای 6 و 10 MV ارزیابی کردند. آنها یک رابطه خطی بین شدت نوری و دوز را برای فوتون های 6 و 10 MV مشاهده کردند. افزودن صفحه cQD SNR را در هر دو مورد بیش از دو برابر کرد.

سپس این تیم عملکرد ورقه cQD را بر روی یک فانتوم انسانی با استفاده از مواد مختلف رادیوتراپی و منابع مختلف نور محیطی بررسی کردند. انتشار نور از سطح مواد مختلف با ورقه cQD بیش از 60٪ بیشتر از بدون آن بود. به طور خاص، متوسط ​​شدت نوری با اضافه کردن ورقه cQD به بولوس، نمونه ماسک و ترکیبی از بولوس و ماسک به ترتیب حدود 69.25٪، 63.72٪ و 61.78٪ افزایش یافت. SNRهای مربوطه حدود 62.78%، 56.77% و 68.80% بهبود یافتند.

تحت نور محیط از یک LED قرمز، تصاویر نوری با SNR بیشتر از 5 را می توان از طریق ورق به دست آورد. افزودن فیلتر باند گذر SNR را حدود 98.85% افزایش داد.

محققان می نویسند: «از طریق ترکیبی از صفحه cQD و فیلتر مربوطه، شدت نور و SNR تصاویر نوری را می توان به طور قابل توجهی افزایش داد. "این نور جدیدی را بر ارتقای کاربرد بالینی تصویربرداری نوری برای تجسم پرتو در رادیوتراپی با فرآیند گرفتن تصویر سریعتر و کم هزینه تر می اندازد."

تصویربرداری چرنکوف برای تجسم رادیوتراپی: یک سال استفاده بالینی

گنگ می گوید دنیای فیزیک که این تیم فعالانه به تحقیقات خود از بسیاری جهات ادامه می دهد. یک مثال، بررسی تصویربرداری چرنکوف برای استفاده در پرتودرمانی با پرتو الکترونی کلوئیدها، ضایعات فیبری خوش خیم ناشی از یک پاسخ درمانی غیرطبیعی است.

گنگ توضیح می‌دهد: «برخی از مطالعات نشان داده‌اند که رادیوتراپی با پرتو الکترونی بعد از عمل می‌تواند میزان عود کلوئید را کاهش دهد. با این حال، تحویل نادرست معمولاً با تغییر پارامترهای پرتو الکترونی و همچنین عدم قطعیت تنظیم بیمار یا حرکات تنفسی مرتبط است. اینها می توانند منجر به دوز ناکافی یا بیش از حد در میدان های مجاور نامتناسب شوند و به طور بالقوه باعث آسیب بافتی به پوست طبیعی یا عود کلوئیدی شوند. ما سعی می کنیم از فناوری تصویربرداری Cherenkov با ورقه cQD برای اندازه گیری تطابق میدان های تابشی مجاور ارائه شده در طول پرتودرمانی الکترونی کلوئیدی در زمان واقعی استفاده کنیم.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/a-sheet-of-quantum-dots-enhances-cherenkov-imaging-of-radiotherapy-dose/