ציור עם פרוטונים: קורות טיפול משחזרות יצירות אמנות - עולם הפיזיקה

טיפול פרוטונים מווסת עוצמה (IMPT) היא טכניקת טיפול מתקדמת בסרטן המשתמשת באלומות צרות דמויות עיפרון של פרוטונים - צבועות נקודה אחר נקודה ושכבה-שכבה בתוך המטופל - כדי לספק קרינה בדפוסי מינון מורכבים ביותר. בשילוב עם טכניקות תכנון טיפול מתוחכמות, IMPT יכול לעצב את מינון הפרוטונים כך שיתאים לגידול הממוקד בדיוק חסר תקדים, תוך מיקסום הרס של תאים סרטניים תוך מזעור נזקים לרקמות בריאות סמוכות.

בניסיון להציג את הכוח המרשים של IMPT ליצור הפצות מינונים מורכבות, הפיזיקאי הרפואי לי שו מה- מרכז פרוטון בניו יורק הגיע עם גישה יוצאת דופן - הוא השתמש בקורות עיפרון פרוטונים כדי ליצור מחדש סדרה של ציורים ידועים כתוכניות טיפול, תוך שימוש יעיל בפרוטונים כמכחול.

"כשנכנסתי לתחום הזה לראשונה, אני זוכר שהסתכלתי על תוכניות טיפול ונדהמתי עד כמה הן היו יפות. הם באמת נראו לי כמו יצירות אמנות", מספר שו עולם הפיזיקה. "כשביליתי יותר ויותר זמן בהתבוננות בתכנון טיפול, הבנתי עד כמה דוסימטריסטים דומים לאמנים. ההבדל היחיד באמת היה במדיום שבו השתמשו ובבד שהם יישמו את המדיום".

שו בחרה בחמישה ציורים ידועים - נערה עם עגיל פנינה מאת יוהנס ורמיר, ליל הכוכבים מאת וינסנט ואן גוך, הצעקה מאת אדוארד מאנץ', קומפוזיציה עם אדום, כחול וצהוב מאת פייט מונדריאן, ו בן האדם מאת René Magritte - ליצירה מחדש במערכת תכנון הטיפול Eclipse v16.1, שיתוף התמונות שהתקבלו ב דוסימטריה רפואית.

כדי ליצור כל "ציור", מערכת התכנון השתמשה בפרוטונים קליניים עם אנרגיות של 70-250 MeV כדי להפקיד "צבע" (מנת קרינה) על "קנבס" (פנטום מים), עם מרשם כולל של 100 Gy ב-50 חלקים . כל תוכנית טיפול הפעילה בין אחד לשישה שדות פרוטונים המכוונים אל חזית הבד, כשהאיזומרכז ממוקם בעומק של 10 ס"מ.

התהליך מתחיל באופן דומה ליצירת אמנות מסורתית - על ידי יצירת סקיצה ראשונית על הבד לקביעת הפריסה הכוללת, במקרה זה באמצעות כלי המברשת הדו-ממדית בסביבת העבודה של Eclipse. לאחר מכן, אלמנטים מרכזיים כמו השמיים והאדמה מסומנים כקווי מתאר ומחולקים למבנים נפרדים כדי לייצג צבעים, גוונים ומרקמים שונים. במקרים מסוימים, שו השתמש בחלוקה סופית למבנים קטנים עוד יותר (עד 2 עבור הציור המורכב ביותר) כדי לשקף פרטים מורכבים יותר.

Xu הקצה צבעים שונים לרמות איזודוז שונות בין 0 ל-100 Gy במרווחים של בערך 300 cGy. לאחר מכן הוא ייעל את תוכניות הטיפול כדי להפקיד מינונים בתוך הקנבס שהשיגו את הצבע הרצוי בכל אזור. שו מציין כי התפלגות המינון הסופית חושבה באמצעות אותו אלגוריתם פיתול-סופרפוזיציה של פרוטונים שהופעל במרפאתו.

"לאחר שהתוודעתי לטיפול פרוטונים בסריקת קרן עיפרון, הבנתי שהאפשרויות לצביעה במינון באמצעות פרוטונים היו כמעט בלתי מוגבלות", אומר שו. "ממש רציתי לראות כמה רחוק אני יכול לדחוף את זה, ואיזו דרך טובה יותר מאשר ליצור מחדש כמה מהציורים האהובים עליי באמצעות קרני פרוטונים. אמנם יש לי את הרעיון הזה כבר כמעט חמש שנים, אבל רק לאחרונה היה לי זמן וסבלנות להוציא אותו לפועל".

הבילויים האחרונים הראו דמיון ניכר ליצירות האמנות המקוריות עם רזולוציה מספקת כדי להבהיר פרטים עדינים. שו מציין שכל ציור הוא למעשה יצירת אמנות תלת מימדית וניתן לצפות בו בעומקים מרובים בתוך פנטום המים.

האם סריקת קרן עיפרון יכולה לאפשר טיפול פרוטונים ללא גבונים?

לצד היותם הדגמה מרשימה של טכנולוגיה רפואית מתקדמת, הציורים משרתים מטרה נוספת. שו צופה שהם יכולים לשמש ככלי חינוכי, לעזור למטופלים העוברים טיפול להבין את העקרונות הכלליים של טיפול פרוטונים, או אפילו לעזור לסטודנטים לפיזיקה רפואית ורפואית להבין טוב יותר את הפיזיקה והדוסימטריה של פרוטונים באמצעות סדרה של ציורים מוערים.

"אני מקווה שהמאמר הזה מציג כמה רחוק הגענו מאז ימי התכנון הדו-ממדי וכיצד הטכנולוגיה המודרנית אפשרה לנו לספק טיפול ממוקד במיוחד, הספציפי לכל מטופל", מוסיף שו. "אני גם מקווה שהעבודה הזו תשמש תזכורת לכולנו בתחומי הקרינה האונקולוגית והפיזיקה הרפואית שלמרות שאנו רואים את עצמנו לעתים קרובות כמדענים או קלינאים, עמוק בפנים אנחנו גם אמנים; וללא אמנות, התחום שלנו לא היה אותו הדבר".

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/