Pintura com prótons: feixes de tratamento recriam obras de arte – Physics World

A terapia de prótons de intensidade modulada (IMPT) é uma técnica avançada de tratamento do câncer que usa feixes estreitos de prótons, semelhantes a lápis – pintados ponto por ponto e camada por camada dentro do paciente – para fornecer radiação em padrões de dose altamente complexos. Combinado com técnicas sofisticadas de planejamento de tratamento, o IMPT pode moldar a dose de prótons para corresponder ao tumor alvo com precisão sem precedentes, maximizando a destruição das células cancerígenas e minimizando os danos ao tecido saudável próximo.

Procurando mostrar o impressionante poder do IMPT para criar distribuições de doses complexas, o físico médico Lee Xu, do Centro de Prótons de Nova York surgiu com uma abordagem incomum – ele usou feixes de lápis de prótons para recriar uma série de pinturas conhecidas como planos de tratamento, usando efetivamente os prótons como pincel.

“Quando entrei nesta área, lembro-me de olhar os planos de tratamento e ficar surpreso ao ver como eles eram lindos. Eles realmente pareciam obras de arte para mim”, conta Xu Mundo da física. “À medida que passei cada vez mais tempo observando o planejamento do tratamento, percebi como os dosimetristas eram semelhantes aos artistas. A única diferença, na verdade, estava no meio que usaram e na tela em que aplicaram o meio.”

Xu escolheu cinco pinturas conhecidas – Moça com Brinco de Pérola por Johannes Vermeer, A noite estrelada por Vincent van Gogh, O grito por Edvard Munch, Composição com Vermelho, Azul e Amarelo por Piet Mondrian, e Filho do homem por René Magritte – para recriar no sistema de planejamento de tratamento Eclipse v16.1, compartilhando as imagens resultantes em Dosimetria Médica.

Para gerar cada “pintura”, o sistema de planejamento utilizou prótons clínicos com energias de 70–250 MeV para depositar “tinta” (dose de radiação) em uma “tela” (um fantasma de água), com prescrição total de 100 Gy em 50 frações . Cada plano de tratamento empregou entre um e seis campos de prótons direcionados para a frente da tela, com o isocentro colocado a uma profundidade de 10 cm.

O processo começa de maneira semelhante a uma obra de arte tradicional – criando um esboço preliminar na tela para determinar o layout geral, neste caso usando a ferramenta Pincel 2D na área de trabalho de contorno do Eclipse. Em seguida, elementos-chave como o céu e o solo são delineados como contornos e divididos em estruturas separadas para representar diferentes cores, tons e texturas. Em alguns casos, Xu utilizou uma subdivisão final em estruturas ainda menores (até 65 para a pintura mais complexa) para refletir detalhes mais intrincados.

Xu atribuiu cores diferentes a vários níveis de isodose entre 0 e 100 Gy em intervalos de aproximadamente 300 cGy. Em seguida, otimizou os planos de tratamento para depositar na tela doses que alcançassem a cor desejada em cada região. Xu observa que a distribuição final da dose foi calculada usando o mesmo algoritmo de superposição de convolução de prótons empregado em sua clínica.

“Depois que me familiarizei com a terapia de prótons com varredura por feixe de lápis, percebi que as possibilidades de pintura de dose usando prótons eram quase ilimitadas”, diz Xu. “Eu realmente queria ver até onde poderia ir e que melhor maneira do que recriar algumas das minhas pinturas favoritas usando feixes de prótons. Embora eu tenha essa ideia há quase cinco anos, só recentemente tive tempo e paciência para concretizá-la.”

As recriações finais exibiram uma semelhança marcante com as obras de arte originais, com resolução suficiente para elucidar detalhes sutis. Xu observa que cada pintura é na verdade uma obra de arte tridimensional e pode ser vista em várias profundidades dentro do fantasma da água.

O escaneamento com feixe de lápis permite a terapia de prótons sem pórticos?

Além de serem uma impressionante demonstração de tecnologia médica de ponta, as pinturas têm um propósito adicional. Xu prevê que eles poderiam atuar como uma ferramenta educacional, para ajudar os pacientes em tratamento a compreender os princípios gerais da terapia de prótons, ou mesmo para ajudar os estudantes de medicina e física médica a entender melhor a física de prótons e a dosimetria, usando uma série de pinturas anotadas.

“Espero que este artigo mostre até onde avançamos desde os dias do planejamento 2D e como a tecnologia moderna nos permitiu fornecer cuidados altamente direcionados e específicos para cada paciente”, acrescenta Xu. “Também espero que este trabalho sirva como um lembrete para todos nós, nos campos da oncologia radioativa e da física médica, de que, embora muitas vezes nos consideremos cientistas ou médicos, no fundo também somos artistas; e sem arte, nosso campo não seria o mesmo.”

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/painting-with-protons-treatment-beams-recreate-works-of-art/