Selembar titik kuantum meningkatkan pencitraan dosis radioterapi Cherenkov

Pencitraan Cherenkov memungkinkan visualisasi sinar radiasi secara real-time pada tubuh pasien dan menyediakan sarana untuk mengevaluasi keakuratan pemberian radioterapi. Para peneliti di China kini telah mengembangkan cara untuk meningkatkan kualitas gambar Cherenkov menggunakan lembaran titik-titik kuantum karbon (cQD) yang fleksibel dan tidak beracun yang dilekatkan pada pasien.

Cahaya Cherenkov dihasilkan ketika partikel bermuatan bergerak dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan fase cahaya dalam jaringan. Intensitas sinyal sebanding dengan dosis radiasi yang diberikan, mengungkapkan dosis tepat yang diberikan selama perawatan. Teknik pencitraan optik menawarkan resolusi spasial tinggi, sensitivitas tinggi, dan kecepatan pencitraan cepat dibandingkan dengan metode pengukuran dosis radiasi konvensional.

Intensitas emisi Cherenkov rendah, bagaimanapun, dan foton yang dipancarkan tersebar dan diserap oleh jaringan. Karena itu, kamera charge-coupled device (CCD) standar mengalami kesulitan mengumpulkan sinyal. Sebaliknya, kamera CMOS/CCD intensif yang lebih mahal digunakan.

CQD memiliki spektrum serapan yang tumpang tindih dengan spektrum emisi Cherenkov; mereka kemudian memancarkan pendaran pada panjang gelombang yang lebih panjang. Terpal cQD, dikembangkan dan diuji di Departemen Ilmu dan Teknologi Nuklir Universitas Aeronautika dan Astronautika Nanjing, karena itu dapat digunakan untuk menggeser emisi Cherenkov agar sesuai dengan panjang gelombang optimal dari daerah deteksi sensitif kamera CCD.

Dengan terpal cQD terpasang, emisi optik terdiri dari foton Cherenkov yang dihasilkan di permukaan permukaan jaringan, fluoresensi yang dieksitasi oleh foton Cherenkov, dan radioluminesensi yang dihasilkan di cQD. Ini meningkatkan total sinyal optik dan meningkatkan kualitas gambar dan rasio signal-to-noise (SNR) dari gambar yang diperoleh.

penyelidik utama Changran Geng dan rekannya membuat terpal cQD menggunakan solusi cQD berdiameter 10 nm dan perekat yang dapat disembuhkan UV. Campuran ini dipintal pada substrat yang dilapisi terpal plastik dan dipadatkan dengan lampu UV. Substrat plastik memastikan bahan sintilasi tidak langsung bersentuhan dengan kulit.

Lembaran cQD yang dihasilkan memiliki ketebalan 222±5 µm dan diameter 15 cm, serta cukup fleksibel untuk disesuaikan dengan permukaan pasien. Tim mencatat bahwa lembaran cQD hampir transparan dan tidak menghalangi emisi Cherenkov dari jaringan.

Melaporkan temuan mereka di Fisika Medis, para peneliti awalnya menguji terpal cQD pada lempengan air padat yang dilapisi dengan lapisan tanah liat berwarna kulit setebal 2 mm untuk meniru sifat optik kulit. Mereka mengevaluasi hubungan antara intensitas optik dan dosis yang diberikan menggunakan konsentrasi cQD 0, 0.05 dan 0.1 mg/ml, dosis yang diberikan 100-500 MU, dan sinar 6 dan 10 MV. Mereka mengamati hubungan linier antara intensitas optik dan dosis untuk foton 6 dan 10 MV. Menambahkan terpal cQD lebih dari dua kali lipat SNR dalam kedua kasus.

Tim kemudian memeriksa kinerja pelapisan cQD pada hantu antropomorfik menggunakan bahan radioterapi yang berbeda dan berbagai sumber cahaya sekitar. Emisi cahaya dari permukaan berbagai bahan lebih dari 60% lebih tinggi dengan terpal cQD dibandingkan tanpa terpal. Secara khusus, intensitas optik rata-rata meningkat sekitar 69.25%, 63.72%, dan 61.78% saat menambahkan lembaran cQD masing-masing ke bolus, sampel masker, dan kombinasi bolus dan masker. SNR yang sesuai meningkat sekitar 62.78%, 56.77% dan 68.80%.

Di bawah cahaya sekitar dari LED merah, gambar optik dengan SNR lebih besar dari 5 dapat diperoleh melalui terpal. Menambahkan filter band-pass meningkatkan SNR sekitar 98.85%.

“Melalui kombinasi lembaran cQD dan filter yang sesuai, intensitas cahaya dan SNR gambar optik dapat ditingkatkan secara signifikan,” tulis para peneliti. “Ini menyoroti promosi aplikasi klinis pencitraan optik untuk memvisualisasikan sinar dalam radioterapi dengan proses akuisisi gambar yang lebih cepat dan lebih murah.”

Pencitraan Cherenkov untuk memvisualisasikan radioterapi: satu tahun penggunaan klinis

kata Geng Dunia Fisika bahwa tim secara aktif melanjutkan penelitiannya dalam banyak hal. Salah satu contohnya adalah menyelidiki pencitraan Cherenkov untuk digunakan dengan radioterapi berkas elektron pada keloid, lesi fibrosa jinak yang muncul dari respons penyembuhan abnormal.

“Beberapa penelitian menunjukkan bahwa radioterapi berkas elektron pasca operasi dapat mengurangi tingkat kekambuhan keloid,” jelas Geng. “Namun, pengiriman yang tidak akurat umumnya terkait dengan variasi parameter berkas elektron, serta ketidakpastian pengaturan pasien atau gerakan pernapasan. Ini dapat menyebabkan dosis yang tidak mencukupi atau berlebihan pada bidang yang berdekatan yang tidak cocok, berpotensi menyebabkan kerusakan jaringan pada kulit normal atau kekambuhan keloid. Kami mencoba menggunakan teknologi pencitraan Cherenkov dengan lembaran cQD untuk mengukur kecocokan bidang radiasi yang berdekatan yang diberikan selama radioterapi elektron keloid secara waktu nyata.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/a-sheet-of-quantum-dots-enhances-cherenkov-imaging-of-radiotherapy-dose/