Maalaus protoneilla: hoitosäteet luovat uudelleen taideteoksia – Physics World

Intensity-modulated protontherapy (IMPT) on kehittynyt syövänhoitotekniikka, joka käyttää kapeita lyijykynämäisiä protoninsäteitä – jotka on maalattu piste-pisteeltä ja kerros kerrokselta potilaaseen – säteilyn antamiseen erittäin monimutkaisissa annoskuvioissa. Yhdessä kehittyneiden hoidon suunnittelutekniikoiden kanssa IMPT voi muokata protoniannoksen vastaamaan kohdennettua kasvainta ennennäkemättömällä tarkkuudella, maksimoimalla syöpäsolujen tuhoutumisen ja minimoiden samalla läheisen terveen kudoksen vauriot.

Lääketieteellinen fyysikko Lee Xu pyrkii esittelemään IMPT:n vaikuttavaa voimaa monimutkaisten annosjakaumien luomisessa. New Yorkin protonikeskus keksi epätavallisen lähestymistavan – hän käytti protonikynäsäteitä luodakseen uudelleen sarjan tunnettuja maalauksia hoitosuunnitelmina käyttämällä protoneja tehokkaasti siveltimenä.

”Kun aloitin ensimmäistä kertaa tälle alalle, muistan katselleni hoitosuunnitelmia ja hämmästyneeni niiden kauniista vaikutuksesta. Ne näyttivät minusta todella taideteoksilta, Xu kertoo Fysiikan maailma. ”Kun vietin yhä enemmän aikaa hoidon suunnittelun tarkkailemiseen, tajusin, kuinka samanlaisia ​​annosmittarit olivat taiteilijoiden kanssa. Ainoa ero oikeastaan ​​oli heidän käyttämänsä välineessä ja kankaassa, jolle he asettivat välineen."

Xu valitsi viisi tunnettua maalausta Tyttö Pearl Korvakorut Kirjailija: Johannes Vermeer Tähdenyö Kirjailija: Vincent van Gogh Huuto Kirjailija: Edvard Munch Koostumus punaisella, sinisellä ja keltaisella kirjoittanut Piet Mondrian ja Son of Man kirjoittanut René Magritte – luoda uudelleen Eclipse v16.1 -hoidon suunnittelujärjestelmässä ja jakaa tuloksena olevat kuvat Lääketieteellinen dosimetria.

Jokaisen "maalauksen" luomiseksi suunnittelujärjestelmä käytti kliinisiä protoneja, joiden energia oli 70–250 MeV "maalin" (säteilyannoksen) levittämiseksi "kankaalle" (vesifantomille) kokonaismäärällä 100 Gy 50 jakeessa. . Kussakin hoitosuunnitelmassa käytettiin yhdestä kuuteen protonikenttää, jotka oli suunnattu kankaan etuosaan, ja isokeskus oli sijoitettu 10 cm:n syvyyteen.

Prosessi alkaa samalla tavalla kuin perinteinen taideteos – luomalla alustava luonnos kankaalle yleisen asettelun määrittämiseksi, tässä tapauksessa käyttämällä 2D-sivellintyökalua Eclipsen ääriviivatyötilassa. Seuraavaksi keskeiset elementit, kuten taivas ja maa, rajataan ääriviivoiksi ja jaetaan erillisiin rakenteisiin edustamaan eri värejä, sävyjä ja tekstuureja. Joissakin tapauksissa Xu käytti lopullista alajakoa vielä pienempiin rakenteisiin (jopa 65 monimutkaisinta maalausta varten) heijastaakseen monimutkaisempia yksityiskohtia.

Xu määritti eri värejä eri isodoositasoille välillä 0-100 Gy noin 300 cGy:n välein. Sitten hän optimoi hoitosuunnitelmat sijoittaakseen kankaalle annoksia, jotka saavuttivat halutun värin kullakin alueella. Xu huomauttaa, että lopullinen annosjakauma laskettiin käyttämällä samaa protonikonvoluutio-superpositio-algoritmia, jota käytettiin hänen klinikalla.

"Kun tutustuin lyijykynällä skannaavaan protoniterapiaan, tajusin, että mahdollisuudet annosmaalaukseen protoneilla olivat lähes rajattomat", Xu kertoo. ”Halusin todella nähdä, kuinka pitkälle voin työntää sitä, ja mikä olisikaan parempi tapa kuin luoda suosikkimaalauksiani protonisäteiden avulla. Vaikka minulla on ollut tämä idea jo melkein viisi vuotta, minulla oli vasta äskettäin aikaa ja kärsivällisyyttä toteuttaa se.

Lopulliset virkistystyöt osoittivat huomattavaa samankaltaisuutta alkuperäisten taideteosten kanssa riittävällä tarkkuudella selkeyttääkseen hienoja yksityiskohtia. Xu huomauttaa, että jokainen maalaus on itse asiassa kolmiulotteinen taideteos, ja sitä voidaan tarkastella useissa syvyyksissä vesihaamussa.

Voiko kynäsädeskannaus mahdollistaa portaalittoman protonihoidon?

Sen lisäksi, että maalaukset ovat vaikuttava esittely huippuluokan lääketieteellisestä tekniikasta, ne palvelevat lisätarkoitusta. Xu suunnittelee, että ne voisivat toimia opetusvälineenä, auttamaan hoidossa olevia potilaita ymmärtämään protonihoidon yleisiä periaatteita tai jopa auttamaan lääketieteen ja lääketieteellisen fysiikan opiskelijoita ymmärtämään paremmin protonifysiikkaa ja dosimetriaa käyttämällä sarjaa selitettyjä maalauksia.

"Toivon, että tämä paperi esittelee, kuinka pitkälle olemme päässeet 2D-suunnittelun ajoista ja kuinka nykyaikainen tekniikka on antanut meille mahdollisuuden tarjota tarkasti kohdennettua hoitoa jokaiselle potilaalle", Xu lisää. ”Toivon myös, että tämä teos toimii muistutuksena meille kaikille säteilyonkologian ja lääketieteellisen fysiikan alalla siitä, että vaikka pidämmekin itseämme usein tiedemiehinä tai kliinikoina, olemme sisimmässämme myös taiteilijoita. ja ilman taidetta alamme ei olisi sama."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/