การทาสีด้วยโปรตอน: คานบำบัดสร้างงานศิลปะขึ้นมาใหม่ – โลกฟิสิกส์

การทาสีด้วยโปรตอน: คานบำบัดสร้างงานศิลปะขึ้นมาใหม่ – โลกฟิสิกส์

ประทับเวลา: 27 กันยายน 2023 4:30 น.

คานโปรตอนสร้างงานศิลปะขึ้นมาใหม่
ภาพวาดโปรตอน งานศิลปะต้นฉบับและ "ภาพวาด" ที่สร้างขึ้นใหม่ด้วยการล้างสีแบบไอโซโดสและการล้างสีแบบโดส หญิงสาวกับต่างหูมุก โดย โยฮันเนส เวอร์เมียร์ (แถวบน) คืนที่เต็มไปด้วยดวงดาว โดย Vincent van Gogh (แถวกลาง) และ กรี๊ด โดย Edvard Munch (แถวล่าง) (ได้รับความอนุเคราะห์: Dosimetry ทางการแพทย์ 10.1016/j.meddos.2023.08.006)

การบำบัดด้วยโปรตอนแบบปรับความเข้ม (IMPT) เป็นเทคนิคการรักษามะเร็งขั้นสูงที่ใช้ลำแสงโปรตอนคล้ายดินสอแคบๆ ซึ่งทาสีแบบจุดต่อจุดและแบบชั้นต่อชั้นภายในผู้ป่วย เพื่อส่งรังสีในรูปแบบปริมาณรังสีที่ซับซ้อนสูง เมื่อใช้ร่วมกับเทคนิคการวางแผนการรักษาที่ซับซ้อน IMPT สามารถกำหนดปริมาณโปรตอนให้ตรงกับเนื้องอกเป้าหมายได้อย่างแม่นยำอย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน เพิ่มการทำลายเซลล์มะเร็งให้สูงสุด ในขณะเดียวกันก็ลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีในบริเวณใกล้เคียงให้เหลือน้อยที่สุด

กำลังมองหาที่จะแสดงพลังอันน่าทึ่งของ IMPT เพื่อสร้างการกระจายขนาดยาที่ซับซ้อน Lee Xu นักฟิสิกส์การแพทย์จาก นิวยอร์กโปรตอนเซ็นเตอร์ เกิดแนวทางที่ไม่ธรรมดา เขาใช้คานดินสอโปรตอนเพื่อสร้างชุดภาพวาดที่มีชื่อเสียงขึ้นมาใหม่เพื่อใช้เป็นแผนการรักษา โดยใช้โปรตอนเป็นพู่กันอย่างมีประสิทธิภาพ

“เมื่อผมเข้ามาในสาขานี้ครั้งแรก ผมจำได้ว่าดูแผนการรักษาแล้วก็ทึ่งในความสวยของมัน พวกมันดูเหมือนงานศิลปะจริงๆ สำหรับฉัน” Xu กล่าว โลกฟิสิกส์. “ในขณะที่ฉันใช้เวลาสังเกตการวางแผนการรักษามากขึ้นเรื่อยๆ ฉันก็ตระหนักได้ว่าผู้ให้ปริมาณรังสีมีความคล้ายคลึงกับศิลปินอย่างไร ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวจริงๆ คือสื่อที่พวกเขาใช้และผืนผ้าใบที่พวกเขาใช้สื่อนั้นลงบน”

Xu เลือกภาพวาดที่มีชื่อเสียงห้าภาพ – หญิงสาวกับต่างหูมุก โดยโยฮันเนส เวอร์เมียร์, คืนที่เต็มไปด้วยดวงดาว โดยวินเซนต์ แวนโก๊ะ, กรี๊ด โดย เอ็ดวาร์ด มุงค์, องค์ประกอบของสีแดง สีน้ำเงิน และสีเหลือง โดย Piet Mondrian และ บุตรแห่งมนุษย์ โดย René Magritte – เพื่อสร้างใหม่ในระบบวางแผนการรักษา Eclipse v16.1 โดยแชร์ภาพที่ได้ Dosimetry ทางการแพทย์.

ในการสร้าง "ภาพวาด" แต่ละอัน ระบบการวางแผนใช้โปรตอนทางคลินิกที่มีพลังงาน 70-250 MeV เพื่อฝาก "สี" (ปริมาณรังสี) ลงบน "ผืนผ้าใบ" (ภูตน้ำ) โดยมีใบสั่งยาทั้งหมด 100 Gy ใน 50 เศษส่วน . แผนการรักษาแต่ละแผนใช้ระหว่างสนามโปรตอนหนึ่งถึงหกสนามที่ด้านหน้าของผืนผ้าใบ โดยวางจุดศูนย์กลางไว้ที่ความลึก 10 ซม.

กระบวนการเริ่มต้นในลักษณะเดียวกันกับงานศิลปะแบบดั้งเดิม โดยการสร้างภาพร่างเบื้องต้นบนผืนผ้าใบเพื่อกำหนดเค้าโครงโดยรวม ในกรณีนี้โดยใช้เครื่องมือแปรง 2D ในพื้นที่ทำงานโครงร่างของ Eclipse ถัดไป องค์ประกอบหลัก เช่น ท้องฟ้าและพื้นดินจะถูกกำหนดเป็นรูปทรงและแบ่งออกเป็นโครงสร้างที่แยกจากกันเพื่อแสดงสี โทนสี และพื้นผิวที่แตกต่างกัน ในบางกรณี Xu ใช้การแบ่งส่วนสุดท้ายเป็นโครงสร้างที่เล็กกว่า (มากถึง 65 ชิ้นสำหรับการทาสีที่ซับซ้อนที่สุด) เพื่อสะท้อนรายละเอียดที่ซับซ้อนมากขึ้น

Xu กำหนดสีที่ต่างกันให้กับระดับไอโซโดสต่างๆ ระหว่าง 0 ถึง 100 Gy ในช่วงเวลาประมาณ 300 cGy จากนั้นเขาก็ปรับแผนการรักษาให้เหมาะสมเพื่อฝากปริมาณไว้ภายในผืนผ้าใบที่ได้สีที่ต้องการในแต่ละภูมิภาค Xu ตั้งข้อสังเกตว่าการกระจายขนาดยาขั้นสุดท้ายคำนวณโดยใช้อัลกอริธึมการซ้อนทับของโปรตอนแบบเดียวกับที่ใช้ในคลินิกของเขา

“หลังจากที่ฉันคุ้นเคยกับการบำบัดด้วยโปรตอนด้วยการสแกนลำแสงด้วยดินสอ ฉันก็ตระหนักว่าความเป็นไปได้ในการวาดภาพด้วยโปรตอนด้วยการใช้โปรตอนนั้นแทบจะไร้ขีดจำกัด” Xu กล่าว “ฉันอยากจะเห็นว่าตัวเองสามารถผลักดันมันไปได้ไกลแค่ไหน และจะมีอะไรดีไปกว่าการสร้างภาพวาดที่ฉันชื่นชอบขึ้นมาใหม่โดยใช้ลำแสงโปรตอน แม้ว่าฉันจะมีแนวคิดนี้มาเกือบห้าปีแล้ว แต่ฉันเพิ่งมีเวลาและความอดทนในการทำให้แนวคิดนี้เป็นจริง”

การสร้างใหม่ครั้งสุดท้ายมีความคล้ายคลึงกับงานศิลปะต้นฉบับอย่างเห็นได้ชัด โดยมีความละเอียดเพียงพอที่จะอธิบายรายละเอียดอย่างละเอียด Xu ตั้งข้อสังเกตว่าภาพวาดแต่ละภาพเป็นผลงานศิลปะสามมิติจริงๆ และสามารถดูได้ในระดับความลึกต่างๆ ภายใน Phantom น้ำ

นอกจากเป็นการสาธิตเทคโนโลยีทางการแพทย์ที่ทันสมัยอย่างน่าประทับใจแล้ว ภาพวาดเหล่านี้ยังมีจุดประสงค์เพิ่มเติมอีกด้วย Xu จินตนาการว่าพวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นเครื่องมือทางการศึกษา เพื่อช่วยให้ผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาเข้าใจหลักการทั่วไปของการบำบัดด้วยโปรตอน หรือแม้แต่ช่วยให้นักศึกษาฟิสิกส์การแพทย์และการแพทย์เข้าใจฟิสิกส์ของโปรตอนและการวัดปริมาณรังสีได้ดีขึ้นโดยใช้ชุดภาพวาดที่มีคำอธิบายประกอบ

“ฉันหวังว่าบทความนี้จะแสดงให้เห็นว่าเรามาไกลแค่ไหนตั้งแต่สมัยของการวางแผน 2 มิติ และเทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้เราสามารถให้การดูแลที่ตรงเป้าหมายสูงซึ่งเฉพาะเจาะจงสำหรับผู้ป่วยแต่ละรายได้อย่างไร” Xu กล่าวเสริม “ฉันหวังว่างานนี้จะเป็นเครื่องเตือนใจพวกเราทุกคนในสาขารังสีวิทยาและฟิสิกส์การแพทย์ว่าถึงแม้เรามักจะคิดว่าตัวเองเป็นนักวิทยาศาสตร์หรือแพทย์ แต่ลึกๆ แล้วเราก็เป็นศิลปินเช่นกัน และหากไม่มีศิลปะ สาขาวิชาของเราก็ไม่เหมือนเดิม”

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์

จากพัลซาร์และการระเบิดของคลื่นวิทยุที่รวดเร็ว ไปจนถึงคลื่นความโน้มถ่วงและอื่นๆ อีกมากมาย: ภารกิจของครอบครัวสำหรับมอรา แม็คลาฟลิน และดันแคน ลอริเมอร์ - โลกฟิสิกส์

คลัสเตอร์ต้นทาง:
โหนดต้นทาง: 1971817
ประทับเวลา: May 7, 2024