Protonokkal való festés: a kezelőnyalábok műalkotásokat teremtenek újra – Fizika világa

Protonokkal való festés: a kezelőnyalábok műalkotásokat teremtenek újra – Fizika világa

Időbélyeg: 27. szeptember 2023. 4:30

A protonnyalábok műalkotásokat hoznak létre
Proton festmények Az eredeti műalkotások és az újraalkotott „festmények” izodózisos színmosással és adagos színmosással Lány gyöngy fülbevalóval Írta: Johannes Vermeer (felső sor), A csillagos éjszaka írta: Vincent van Gogh (középső sor) és A Sikoly Edvard Munch (alsó sor). (Udvariasság: Orvosi dozimetria 10.1016/j.meddos.2023.08.006)

Az intenzitásmodulált protonterápia (IMPT) egy fejlett rákkezelési technika, amely keskeny, ceruzaszerű protonnyalábokat használ – pontról pontra és rétegről rétegre festve a páciensen belül –, hogy rendkívül összetett dózismintázatú sugárzást adjon ki. A kifinomult kezeléstervezési technikákkal kombinálva az IMPT példátlan pontossággal képes úgy alakítani a protondózist, hogy megfeleljen a megcélzott daganatnak, maximalizálva a rákos sejtek pusztulását, miközben minimalizálja a közeli egészséges szövetek károsodását.

Lee Xu orvosfizikus, aki szeretné bemutatni az IMPT lenyűgöző erejét bonyolult dóziseloszlások létrehozására. New York-i Proton Központ szokatlan megközelítéssel állt elő – proton ceruza sugarakat használt, hogy kezelési tervekként újraalkosson egy sor jól ismert festményt, hatékonyan használva a protonokat ecsetként.

„Amikor először beléptem erre a területre, emlékszem, néztem a kezelési terveket, és elámultam, milyen szépek. Számomra valóban műalkotásoknak tűntek” – meséli Xu Fizika Világa. „Ahogy egyre több időt töltöttem a kezelés tervezésének megfigyelésével, rájöttem, mennyire hasonlítanak a doziméterek a művészekhez. Az egyetlen különbség valójában az általuk használt közegben és a vászonban volt, amelyre a médiát felvitték."

Xu öt jól ismert festményt választott – Lány gyöngy fülbevalóval Írta: Johannes Vermeer, A csillagos éjszaka írta: Vincent van Gogh, A Sikoly Írta: Edvard Munch, Piros, kék és sárga összetétel Piet Mondrian és Az ember fia René Magritte – az Eclipse v16.1 kezelési tervezési rendszerben való újraalkotáshoz, a kapott képeket megosztva Orvosi dozimetria.

Az egyes „festmények” előállításához a tervezési rendszer 70–250 MeV energiájú klinikai protonokat használt, hogy „festéket” (sugárdózist) vigyen fel „vászonra” (vízfantomra), összesen 100 Gy előírással 50 frakcióban. . Mindegyik kezelési terv 10-XNUMX protonmezőt alkalmaz a vászon elejére irányítva, és az izocentrumot XNUMX cm mélységben helyezték el.

A folyamat a hagyományos műalkotásokhoz hasonló módon kezdődik – egy előzetes vázlat létrehozásával a vásznon az általános elrendezés meghatározásához, ebben az esetben az Eclipse kontúrozó munkaterületén található 2D ecset eszközzel. Ezután a kulcsfontosságú elemek, mint például az ég és a talaj körvonalként körvonalazódnak, és külön struktúrákra osztják a különböző színeket, tónusokat és textúrákat. Egyes esetekben Xu végső felosztást alkalmazott még kisebb struktúrákra (a legbonyolultabb festményeknél 65-ig), hogy a bonyolultabb részleteket tükrözze.

Xu különböző színeket rendelt különböző izodózisszintekhez 0 és 100 Gy között, nagyjából 300 cGy intervallumokban. Ezután optimalizálta a kezelési terveket, hogy a vásznon belül olyan adagokat helyezzenek el, amelyek minden régióban elérik a kívánt színt. Xu megjegyzi, hogy a végső dóziseloszlást ugyanazzal a protonkonvolúciós-szuperpozíciós algoritmussal számították ki, amelyet a klinikáján alkalmaztak.

„Miután megismerkedtem a ceruzasugaras pásztázó protonterápiával, rájöttem, hogy a protonokat használó dózisfestés lehetőségei szinte korlátlanok” – mondja Xu. „Nagyon szerettem volna látni, meddig tudom eltolni, és mi lenne jobb módja, mint a kedvenc festményeim protonsugarakkal való újraalkotása. Míg ez az ötlet már majdnem öt éve van bennem, csak nemrég volt időm és türelmem, hogy megvalósítsam.”

Az utolsó alkotások jelentős hasonlóságot mutattak az eredeti műalkotásokkal, és elegendő felbontást mutattak a finom részletek megvilágításához. Xu megjegyzi, hogy minden festmény valójában egy háromdimenziós műalkotás, és több mélységben is megtekinthető a víz fantomján belül.

A festmények amellett, hogy a legmodernebb orvosi technológia lenyűgöző bemutatói, további célt is szolgálnak. Xu azt tervezi, hogy oktatási eszközként szolgálhatnának, segíthetnének a kezelés alatt álló betegeknek megérteni a protonterápia általános elveit, vagy akár egy sor megjegyzéssel ellátott festmény segítségével az orvosi és orvosi fizikus hallgatók jobban megérthetik a protonfizikát és a dozimetriát.

„Remélem, ez a tanulmány bemutatja, meddig jutottunk el a 2D tervezés napjai óta, és hogy a modern technológia hogyan tette lehetővé számunkra az egyes betegekre jellemző, célzott ellátást” – teszi hozzá Xu. „Azt is remélem, hogy ez a munka emlékeztetőül szolgál mindannyiunk számára a sugáronkológia és az orvosi fizika területén, hogy bár gyakran tekintjük magunkat tudósoknak vagy klinikusoknak, legbelül művészek is vagyunk; és művészet nélkül a területünk nem lenne ugyanaz.”

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa