Renkli çözünürlüğe sahip Çerenkov görüntüleme, radyoterapi dozu izlemenin doğruluğunu artırır

Radyoterapi sırasında Cherenkov görüntülemesi, radyasyon ışınları hastanın vücuduna doz verirken gerçek zamanlı olarak görselleştirilmesini ve haritalanmasını sağlayarak tedavi uygulamasının doğruluğunu gerçek zamanlı olarak değerlendirmenin bir yolunu sunar. Ayrıca, cilt renginden etkilenmeyecek şekilde hastalara verilen gerçek radyasyon dozlarını ölçmek için bir araç olarak dünya çapındaki araştırma laboratuvarlarında kapsamlı bir şekilde test edilmektedir.

Optik görüntüleme tekniği, radyasyon dozunu ölçmek için geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında yüksek uzamsal çözünürlük, yüksek hassasiyet ve hızlı görüntüleme hızı avantajları sunar. Ancak, tüm yeteneklerinin klinik kullanıma uyarlanmasından önce üstesinden gelinmesi gereken zorluklar var.

Çerenkov radyasyonu, yüklü parçacıklar dokudaki ışığın faz hızından daha yüksek bir hızda hareket ettiğinde üretilir. Sinyal yoğunluğu, verilen radyasyon dozu ile orantılıdır ve ideal bir senaryoda, radyoterapi tedavisi sırasında verilen dozu doğru bir şekilde gösterir.

Ancak gerçekte, doku zayıflaması yayılan Cherenkov radyasyonunun yoğunluğunu azaltır ve biriken doz ile gözlenen Cherenkov emisyonu arasındaki doğrusal ilişkiyi değiştirir. Bu nedenle, insan dokusundan gelen Cherenkov sinyali, dozla tam orantılı olarak henüz doğru bir şekilde yorumlanamaz.

Araştırmacılar Dartmouth College ve University of Wisconsin-Madison Cherenkov görüntülemesini radyasyon dozunun güvenilir bir göstergesi yapmak için çalışıyorlar. Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada, Biyomedikal Optik Dergisi, çeşitli doku fantomlarından Cherenkov emisyonunun kırmızı, yeşil ve mavi dalga boylarını görüntülemek için özel, zaman kapılı üç kanallı yoğunlaştırılmış bir kamera kullandılar. Çerenkov emisyonunun yoğunluğunun, doku içindeki kan konsantrasyonu ve farklı pigmentasyon seviyelerine sahip insan derisindeki melanin konsantrasyonu gibi biyolojik absorpsiyon özelliklerindeki farklılıklarla değiştiğini varsayıyorlar.

Baş araştırmacı, "Doku emilimi ve saçılması, tespit edilen Cherenkov emisyonlarında hastalar arasında büyük farklılıklara neden olabilir" diye açıklıyor. Brian Pogue, Wisconsin-Madison Üniversitesi Tıp ve Halk Sağlığı Okulu ve Dartmouth'un Thayer Mühendislik Okulu. "Ten rengindeki değişimin sinyal seviyesini %90'a kadar değiştirebileceğini ve kan veya saçılma içeriğindeki değişikliklerin %20'ye kadar sinyal değişimine neden olabileceğini biliyoruz."

"Çalışmamızı, doku optik özelliklerinin Cherenkov ışığının emisyon renklerini nasıl etkilediğini daha iyi anlamak ve doku zayıflama etkilerinin kalibrasyonu veya düzeltilmesi için ışığın spektrumunu kullanmanın yollarını belirlemeye başlamak için yürüttük" diye açıklıyor.

Çalışma için Pogue ve meslektaşları, değişen seviyelerde melanin ve kan hacmi ile doku ve kan fantomları hazırladılar. İnsan derisindekilerle eşleşen yedi farklı sentetik melanin konsantrasyonu içeren 0.1 mm kalınlığında sentetik epidermal katmanlar oluşturdular ve ardından bu katmanları kalın hacimli doku fantomlarının üzerine yerleştirdiler. Araştırmacılar ayrıca, kan konsantrasyonları yağlı dokudan yüksek vaskülarize kas dokusuna kadar değişen yedi kan fantomunu test ettiler.

Araştırmacılar fantomları 3 MV foton ve 6 MeV elektron ışını kullanarak 6 Gy dozunda ışınladılar ve her bir renk kanalı için görüntü aldılar. Edinimler, arka plan ortam ışığı olmadan yalnızca mikrosaniye radyasyon darbeleri sırasında Cherenkov emisyonunu yakalamak için linac'a zaman ayarlıydı. Her iki ışın için de melanin için 0.0076 mg/ml'nin (orta yüksek seviye) üzerinde gözlemlenebilir Cherenkov emisyonu olmadığına dikkat çekiyorlar.

Ekip, melanin konsantrasyonu arttıkça hayaletlerden Cherenkov emisyonunun azaldığını bildirdi. Aşırı yüksek melanin seviyeleri, Cherenkov emisyonunda önemli bir azalmaya neden olarak, en koyu cilt tonlarına sahip kişilerde görüntüleme yapmayı zorlaştırdı.

Renk, kan fantomlarını görüntülerken kan konsantrasyonu arttıkça daha fazla zayıflama ile de bir fark yarattı. Kırmızı kanal, kandaki oksihemoglobin tarafından mavi ve yeşil renklerin emilmesi nedeniyle mavi ve yeşil kanallardan daha az zayıflamıştır. Pogue, "Bu bulgular, kırmızı ve yakın kızılötesi dalga boylarında görüntülemenin daha iyi olacağını gösteriyor" diyor. "Ayrıca, her bir renk bandındaki zayıflama miktarını karakterize etmek, cilt rengi için kalibrasyonu kolaylaştıracaktır."

"Bulgularımız, Cherenkov'un renkli veya spektral görüntülemesinin, yoğunluğun biyolojik zayıflamasının doz biriktirme ile fiziksel Cherenkov oluşumundan ayrılması için deneysel bir metodoloji sağlayabileceği fikrini destekliyor. Araştırmacılar, ideal olarak Çerenkov yoğunluğunu dokudaki kan hacminden veya ten renginden bağımsız olarak dokuya verilen dozun bir göstergesi olarak renk düzeltme kullanarak kullanmak olacaktır” diye yazıyor araştırmacılar.

Radyoterapiyi görselleştirmek için Cherenkov görüntüleme: bir yıllık klinik kullanım

Ekip, şu adreste ortak çalışanlarla bir klinik deney başlattı: Moffitt Kanser Merkezi, daha geniş bir cilt rengi varyasyonu yelpazesine sahip hastaları görüntülemek için ve denemeyi genişletmeyi umuyor UWHealth Madison'da Pogue, "Bu, normal kanser hastası popülasyon aralığını daha iyi temsil eden hastalarda bu tür görüntülemeyi test etmemize izin verecek" dedi. Fizik dünyası. "Görüntülerin nasıl göründüğünü gerçekten daha iyi anlamak istiyoruz ve cilt renginden bağımsız olarak tüm hastalara radyasyon verme modelini bize göstermesi için Cherenkov görüntülemesine güvenebilirsek."

"Şimdiye kadar, veriler cesaret verici görünüyor," diye ekliyor. "Cildin melanin içeriği arttıkça daha az ışık yayıldığı için, bunu düzeltmek için renkli görüntüleme de kullanıyoruz. Sistemi cilt renginden büyük ölçüde bağımsız hale getirebileceğimiz konusunda umutluyuz. Spektroskopik yorumlamanın, Cherenkov emisyonunu radyoterapi sırasında iletilen iyonlaştırıcı radyasyon dozuyla daha iyi ilişkilendirmeye yardımcı olabileceğine inanıyoruz."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoAiStream. Web3 Veri Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/colour-resolved-cherenkov-imaging-improves-the-accuracy-of-radiotherapy-dose-monitoring/