Lukisan dengan proton: sinar perawatan menciptakan kembali karya seni – Dunia Fisika

Lukisan dengan proton: sinar perawatan menciptakan kembali karya seni – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 27 September 2023 4

Sinar proton menciptakan kembali karya seni
Lukisan proton Karya seni asli dan “lukisan” yang diciptakan kembali dalam pencucian warna isodose dan pencucian warna dosis Girl dengan Pearl Earring oleh Johannes Vermeer (baris atas), Malam berbintang oleh Vincent van Gogh (barisan tengah) dan Scream oleh Edvard Munch (baris bawah). (Kesopanan: Dosimetri Medis 10.1016/j.meddos.2023.08.006)

Terapi proton termodulasi intensitas (IMPT) adalah teknik pengobatan kanker tingkat lanjut yang menggunakan berkas proton sempit seperti pensil – dicat titik demi titik dan lapis demi lapis di dalam tubuh pasien – untuk menghantarkan radiasi dalam pola dosis yang sangat kompleks. Dikombinasikan dengan teknik perencanaan pengobatan yang canggih, IMPT dapat membentuk dosis proton agar sesuai dengan tumor yang ditargetkan dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya, memaksimalkan penghancuran sel kanker sekaligus meminimalkan kerusakan pada jaringan sehat di sekitarnya.

Ingin menunjukkan kekuatan IMPT yang mengesankan dalam menciptakan distribusi dosis yang rumit, fisikawan medis Lee Xu dari Pusat Proton New York datang dengan pendekatan yang tidak biasa – dia menggunakan sinar pensil proton untuk membuat ulang serangkaian lukisan terkenal sebagai rencana perawatan, yang secara efektif menggunakan proton sebagai kuas.

“Ketika saya pertama kali memasuki bidang ini, saya ingat melihat rencana pengobatan dan kagum melihat betapa indahnya rencana tersebut. Bagi saya, itu benar-benar tampak seperti karya seni,” kata Xu Dunia Fisika. “Saat saya menghabiskan lebih banyak waktu untuk mengamati perencanaan perawatan, saya menyadari betapa miripnya ahli dosimetri dengan seniman. Satu-satunya perbedaan sebenarnya adalah pada media yang mereka gunakan dan kanvas tempat mereka mengaplikasikan media tersebut.”

Xu memilih lima lukisan terkenal – Girl dengan Pearl Earring oleh Johannes Vermeer, Malam berbintang oleh Vincent van Gogh, Scream oleh Edward Munch, Komposisi dengan Merah, Biru dan Kuning oleh Piet Mondrian, dan Anak Manusia oleh René Magritte – untuk membuat ulang sistem perencanaan perawatan Eclipse v16.1, membagikan gambar yang dihasilkan Dosimetri Medis.

Untuk menghasilkan setiap “lukisan”, sistem perencanaan menggunakan proton klinis dengan energi 70–250 MeV untuk menyimpan “cat” (dosis radiasi) ke “kanvas” (hantu air), dengan resep total 100 Gy dalam 50 fraksi. . Setiap rencana perlakuan menggunakan satu hingga enam bidang proton yang diarahkan ke bagian depan kanvas, dengan isosentrum ditempatkan pada kedalaman 10 cm.

Prosesnya dimulai dengan cara yang mirip dengan karya seni tradisional – dengan membuat sketsa awal di kanvas untuk menentukan tata letak keseluruhan, dalam hal ini menggunakan alat kuas 2D di ruang kerja kontur Eclipse. Selanjutnya, elemen-elemen penting seperti langit dan tanah digambarkan sebagai kontur dan dibagi menjadi struktur terpisah untuk mewakili warna, corak, dan tekstur yang berbeda. Dalam beberapa kasus, Xu menggunakan pembagian akhir menjadi struktur yang lebih kecil (hingga 65 untuk lukisan paling rumit) untuk mencerminkan detail yang lebih rumit.

Xu menetapkan warna berbeda untuk berbagai tingkat isodosis antara 0 dan 100 Gy dengan interval sekitar 300 cGy. Dia kemudian mengoptimalkan rencana perawatan untuk memasukkan dosis ke dalam kanvas sehingga mencapai warna yang diinginkan di setiap wilayah. Xu mencatat bahwa distribusi dosis akhir dihitung menggunakan algoritma superposisi konvolusi proton yang sama dengan yang digunakan di kliniknya.

“Setelah saya mengenal terapi proton dengan pemindaian sinar pensil, saya menyadari kemungkinan untuk melakukan pengecatan dosis menggunakan proton hampir tidak terbatas,” kata Xu. “Saya benar-benar ingin melihat seberapa jauh saya bisa mendorongnya, dan cara apa yang lebih baik selain membuat ulang beberapa lukisan favorit saya menggunakan sinar proton. Meskipun saya sudah memiliki ide ini selama hampir lima tahun, saya baru memiliki waktu dan kesabaran untuk mewujudkannya.”

Rekreasi terakhir menunjukkan kemiripan yang nyata dengan karya seni aslinya dengan resolusi yang cukup untuk menjelaskan detail halus. Xu mencatat bahwa setiap lukisan sebenarnya adalah karya seni tiga dimensi dan dapat dilihat dari berbagai kedalaman di dalam hantu air.

Selain sebagai demonstrasi yang mengesankan dari teknologi medis mutakhir, lukisan-lukisan ini juga memiliki tujuan tambahan. Xu membayangkan bahwa mereka dapat bertindak sebagai alat pendidikan, untuk membantu pasien yang menjalani perawatan memahami prinsip-prinsip umum terapi proton, atau bahkan untuk membantu mahasiswa kedokteran dan fisika medis lebih memahami fisika proton dan dosimetri dengan menggunakan serangkaian lukisan beranotasi.

“Saya berharap makalah ini menunjukkan sejauh mana kemajuan kita sejak perencanaan 2D dan bagaimana teknologi modern telah memungkinkan kita memberikan perawatan yang sangat bertarget dan spesifik untuk setiap pasien,” tambah Xu. “Saya juga berharap karya ini menjadi pengingat bagi kita semua di bidang onkologi radiasi dan fisika medis bahwa meskipun kita sering menganggap diri kita ilmuwan atau dokter, pada dasarnya kita juga seniman; dan tanpa seni, bidang kita tidak akan sama.”

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika