색상 분해 Cherenkov 이미징은 방사선 치료 선량 모니터링의 정확도를 향상시킵니다.

방사선 치료 중 Cherenkov 이미징은 환자의 신체에 선량을 전달할 때 방사선 빔의 실시간 시각화 및 매핑을 가능하게 하여 치료 전달의 정확성을 실시간으로 평가할 수 있는 방법을 제공합니다. 또한 피부색에 영향을 받지 않는 방식으로 환자에게 전달되는 실제 방사선량을 정량화하는 도구로서 전 세계 연구소에서 광범위하게 테스트되고 있습니다.

광학영상기법은 방사선량을 측정하는 기존의 방법에 비해 높은 공간해상도, 고감도, 빠른 영상화 속도 등의 이점을 제공한다. 그러나 모든 기능을 임상용으로 채택하기 전에 극복해야 할 과제가 여전히 남아 있습니다.

체렌코프 방사선은 하전 입자가 조직에서 빛의 위상 속도보다 빠른 속도로 이동할 때 생성됩니다. 신호 강도는 전달된 방사선 선량에 비례하며, 이상적인 시나리오에서는 방사선 치료 중에 전달된 선량을 정확하게 나타냅니다.

그러나 실제로 조직 감쇠는 방출된 Cherenkov 방사선의 강도를 감소시키고 축적된 선량과 관측된 Cherenkov 방출 사이의 선형 관계를 변경합니다. 이 때문에 인체 조직의 Cherenkov 신호는 아직 선량에 완전히 비례하는 것으로 정확하게 해석할 수 없습니다.

연구원 다트머스 대학 그리고 대학 위스콘신 - 매디슨 Cherenkov 영상을 신뢰할 수 있는 방사선량 지표로 만들기 위해 노력하고 있습니다. 최근에 발표된 연구에서 의생명 광학 저널, 그들은 다양한 조직 팬텀에서 Cherenkov 방출의 빨강, 녹색 및 파랑 파장을 이미지화하기 위해 맞춤형 타임 게이트 XNUMX 채널 강화 카메라를 사용했습니다. 그들은 Cherenkov 방출의 강도가 조직 내 혈중 농도와 색소 침착 수준이 다른 인간 피부의 멜라닌 농도와 같은 생물학적 흡수 기능의 변화에 ​​따라 변한다는 가설을 세웠습니다.

"조직 흡수 및 산란은 감지된 Cherenkov 방출에서 환자들 사이에 큰 변화를 일으킬 수 있습니다."라고 수석 연구원은 설명합니다. 브라이언 포그, 위스콘신대학교 매디슨 의과대학 및 공중보건대학 그리고 다트머스 Thayer 공과대학. "우리는 피부색의 변화가 신호 수준을 최대 90%까지 변경할 수 있고 혈액 또는 산란 내용의 변화가 최대 20%의 신호 변화를 유발할 수 있다는 것을 알고 있습니다."

"우리는 조직의 광학 특성이 Cherenkov 빛의 방출 색상에 어떻게 영향을 미치는지 더 잘 이해하고 조직 감쇠 효과의 보정 또는 보정을 위해 빛의 스펙트럼을 사용하는 방법을 식별하기 위해 연구를 수행했습니다."라고 그는 설명합니다.

연구를 위해 Pogue와 동료들은 다양한 수준의 멜라닌과 혈액량을 가진 조직과 혈액 팬텀을 준비했습니다. 그들은 인간 피부와 일치하는 0.1가지 농도의 합성 멜라닌을 포함하는 XNUMXmm 두께의 합성 표피층을 만든 다음 두꺼운 벌크 조직 팬텀 위에 이 층을 배치했습니다. 연구원들은 또한 지방 조직에서 고도로 혈관화된 근육 조직에 이르는 혈중 농도를 가진 XNUMX개의 혈액 팬텀을 테스트했습니다.

연구원들은 3 MV 광자 및 6 MeV 전자 빔을 사용하여 6 Gy 선량으로 팬텀을 조사하고 각 색상 채널에 대한 이미지를 획득했습니다. 배경 주변광 없이 마이크로초 방사선 펄스 동안에만 Cherenkov 방출을 캡처하기 위해 획득은 선형가속기로 시간 제한되었습니다. 그들은 두 빔에 대해 0.0076mg/ml(중간 높은 수준) 이상의 멜라닌에 대해 관찰 가능한 Cherenkov 방출이 없다는 점에 주목합니다.

팀은 멜라닌 농도가 증가함에 따라 팬텀에서 체렌코프 방출이 감소했다고 보고합니다. 극도로 높은 멜라닌 수치는 Cherenkov 방출을 크게 감소시켜 가장 어두운 피부 톤을 가진 개인의 이미징을 수행하는 것을 어렵게 만들었습니다.

색상은 혈액 팬텀을 이미징할 때 차이를 만들었으며 혈액 농도가 증가함에 따라 감쇠가 더 커졌습니다. 혈액 내 옥시헤모글로빈에 의한 청색 및 녹색 색상의 흡수로 인해 적색 채널은 청색 및 녹색 채널보다 덜 감쇠되었습니다. Pogue는 "이러한 발견은 적색 및 근적외선 파장에서의 이미징이 더 나을 것임을 시사합니다."라고 말했습니다. "또한 각 색상 밴드의 감쇠량을 특성화하면 피부색 보정이 용이해집니다."

“우리의 연구 결과는 Cherenkov의 색상 또는 스펙트럼 이미징이 선량 증착을 통해 Cherenkov의 물리적 생성에서 세기의 생물학적 감쇠를 분리하기 위한 실험적 방법론을 제공할 수 있다는 생각을 뒷받침합니다. 이상적으로 목표는 색상 보정을 사용하여 조직 내 혈액량이나 피부색과 관계없이 체렌코프 강도를 조직에 전달되는 선량의 지표로 사용하는 것입니다.”라고 연구원들은 말합니다.

방사선 치료 시각화를 위한 체렌코프 영상: 임상 사용 XNUMX년

팀은 공동 작업자와 함께 임상 시험을 시작했습니다. 모핏 암 센터, 더 넓은 범위의 피부색 변화를 가진 환자를 영상화하기 위해, UW건강 Pogue는 "이를 통해 정상적인 범위의 암 환자 모집단을 더 잘 대표하는 환자에게 이러한 유형의 이미징을 테스트할 수 있습니다."라고 말했습니다. 물리 세계. "우리는 이미지가 어떻게 보이는지 더 잘 이해하고 싶고 피부색과 관계없이 모든 환자에게 방사선 전달 패턴을 보여주기 위해 Cherenkov 이미징에 의존할 수 있다면 좋겠습니다."

"지금까지 데이터는 고무적인 것으로 보입니다."라고 그는 덧붙입니다. “피부의 멜라닌 함량이 높을수록 방출되는 빛이 적기 때문에 이를 보정하기 위해 컬러 이미징도 사용하고 있습니다. 우리는 시스템을 피부색과 거의 독립적으로 만들 수 있기를 바랍니다. 우리는 분광학적 해석이 Cherenkov 방출을 방사선 치료 중에 전달되는 이온화 방사선 선량과 더 잘 연관시키는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다.”

• SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
• PlatoAiStream. Web3 데이터 인텔리전스. 지식 증폭. 여기에서 액세스하십시오.
• 미래 만들기 w Adryenn Ashley. 여기에서 액세스하십시오.
• 출처: https://physicsworld.com/a/colour-resolved-cherenkov-imaging-improves-the-accuracy-of-radiotherapy-dose-monitoring/