陽子による絵画: 治療ビームが芸術作品を再現 – Physics World

強度変調陽子線治療（IMPT）は、患者の体内に点ごと、層ごとに描かれた細い鉛筆のような陽子線を使用して、非常に複雑な線量パターンで放射線を照射する高度ながん治療技術です。 IMPT は高度な治療計画技術と組み合わせることで、前例のない精度で標的腫瘍に合わせて陽子線量を調整し、がん細胞の破壊を最大限に高めながら、近くの健康な組織への損傷を最小限に抑えることができます。

複雑な線量分布を作成するIMPTの素晴らしい能力を紹介しようとしているのは、医学物理学者のLee Xu氏です。 ニューヨークプロトンセンター 彼は、陽子ペンシルビームを使用して、治療計画として一連の有名な絵画を再現し、陽子を絵筆として効果的に使用するという珍しいアプローチを思いつきました。

「初めてこの分野に入ったとき、治療計画書を見て、その美しさに驚いたのを覚えています。 私にとってそれらは本当に芸術作品のように見えました」とシューは語る 物理学の世界。 「治療計画を観察する時間が増えるにつれ、線量測定医がアーティストといかに似ているかに気づきました。 実際の唯一の違いは、使用した媒体と、その媒体を適用したキャンバスでした。」

徐氏は有名な絵画を XNUMX 枚選びました – 真珠の耳飾りの少女 ヨハネス・フェルメール著、 星空の夜 フィンセント・ファン・ゴッホ作、 悲鳴 エドヴァルド・ムンク著、 赤、青、黄色の構成 ピエト・モンドリアン著、 男の子 ルネ・マグリット著 – Eclipse v16.1 治療計画システムで再作成し、結果の画像を共有します。 医療線量測定.

各「絵画」を生成するために、計画システムは 70 ～ 250 MeV のエネルギーを持つ臨床陽子線を使用して、「ペイント」（放射線量）を「キャンバス」（水ファントム）上に堆積させました。合計処方量は 100 分割で 50 Gy でした。 。 各治療計画では、キャンバスの前面に向けて 10 ～ XNUMX 個の陽子場を使用し、アイソセンターは深さ XNUMX cm に配置されました。

このプロセスは、従来のアートワークと同様の方法で始まります。つまり、キャンバス上に予備スケッチを作成して全体のレイアウトを決定します。この場合は、Eclipse のコンタリング ワークスペースの 2D ブラシ ツールを使用します。 次に、空や地面などの主要な要素が輪郭として描かれ、異なる色、トーン、テクスチャを表現するために別々の構造に分割されます。 場合によっては、Xu は、より複雑な詳細を反映するために、さらに小さな構造 (最も複雑な絵画では最大 65) への最終的な細分化を使用しました。

Xu は、約 0 cGy の間隔で 100 から 300 Gy までのさまざまな等線量レベルに異なる色を割り当てました。 次に、各領域で希望の色が得られるようにキャンバス内に線量を堆積するように治療計画を最適化しました。 Xu 氏は、最終的な線量分布は彼のクリニックで採用されているのと同じ陽子畳み込み重ね合わせアルゴリズムを使用して計算されたと指摘しています。

「ペンシルビームスキャン陽子線治療を知ってから、陽子線を使用した線量ペインティングの可能性がほぼ無限であることに気づきました」と Xu 氏は言います。 「私はそれをどこまで推し進めることができるのか、そして陽子線を使ってお気に入りの絵画を再現する以上に良い方法があるのか​​を知りたかったのです。 このアイデアは XNUMX 年近く前から温めていましたが、それを実現するための時間と忍耐力があったのはつい最近のことです。」

最終的な複製は、細部を明らかにするのに十分な解像度を備えた、オリジナルのアートワークとの顕著な類似性を示しました。 Xu 氏は、各絵画は実際には XNUMX 次元の芸術作品であり、水のファントム内の複数の深さで見ることができると述べています。

ペンシルビームスキャンによりガントリーフリーの陽子線治療が可能になるでしょうか?

絵画は最先端の医療技術の印象的なデモンストレーションであるだけでなく、さらなる目的も果たしています。 Xu 氏は、これらが教育ツールとして機能し、治療中の患者が陽子線治療の一般原理を理解できるようにしたり、一連の注釈付きの絵画を使用して医学および医学物理学の学生が陽子物理学と線量測定をより深く理解できるようにすることもできると考えています。

「この論文が、2D プランニングの時代から私たちがどれだけの進歩を遂げてきたのか、そして現代のテクノロジーによってどのように各患者に特化した高度に的を絞ったケアを提供できるようになったのかを紹介できれば幸いです」と Xu 氏は付け加えました。 「また、この作品が、放射線腫瘍学や医学物理学の分野に携わる私たち全員に、私たちは自分たちを科学者または臨床医だと思っていることが多いですが、心の奥底ではアーティストでもあるということを思い出させてくれることを願っています。 そしてアートがなければ、私たちの分野は今までとは違っていたでしょう。」

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
• プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/