一片量子点增强了放射治疗剂量的切伦科夫成像

Cherenkov 成像使患者身体上的辐射束实时可视化，并提供了一种评估放射治疗实施准确性的方法。 中国的研究人员现在已经开发出一种方法，可以使用附着在患者身上的柔性、无毒的碳量子点 (cQD) 片来提高切伦科夫图像的质量。

当带电粒子以大于组织中光相速度的速度行进时，会产生切伦科夫光。 信号强度与传递的辐射剂量成正比，揭示治疗期间传递的精确剂量。 与传统的辐射剂量测量方法相比，光学成像技术具有高空间分辨率、高灵敏度和快速成像速度。

然而，切伦科夫发射的强度很低，发射的光子被组织散射和吸收。 因此，标准电荷耦合器件 (CCD) 相机难以收集信号。 相反，正在使用更昂贵的强化 CMOS/CCD 相机。

cQD 的吸收光谱与 Cherenkov 发射光谱重叠； 然后它们会发出更长波长的光。 在核科学技术部开发和测试的 cQD 片材 南京航空航天大学, 因此可用于移动切伦科夫发射以匹配 CCD 相机敏感检测区域的最佳波长。

在 cQD 片材就位后，光发射由组织表面产生的切伦科夫光子、切伦科夫光子激发的荧光和 cQD 中产生的辐射发光组成。 这增加了总光信号并提高了所采集图像的图像质量和信噪比 (SNR)。

首席研究员 耿畅然 和同事使用 10 nm 直径的 cQD 和 UV 固化粘合剂的溶液创建了 cQD 片材。 将该混合物旋涂到涂有塑料薄膜的基材上，并用紫外线灯固化。 塑料基板确保闪烁材料不直接接触皮肤。

所得 cQD 片材的厚度为 222±5 µm，直径为 15 cm，并且具有足够的柔韧性以符合患者的表面。 该团队指出，cQD 薄膜几乎是透明的，不会阻挡组织的切伦科夫发射。

报告他们的发现 医学物理学，研究人员最初在覆盖有 2 毫米浅色肤色粘土层的固体水板上测试了 cQD 薄膜，以模拟皮肤的光学特性。 他们使用 0、0.05 和 0.1 mg/ml 的 cQD 浓度、100-500 MU 的递送剂量以及 6 和 10 MV 光束评估光强度与递送剂量之间的关系。 他们观察到 6 和 10 MV 光子的光强度和剂量之间存在线性关系。 在这两种情况下，添加 cQD 片材可使 SNR 增加一倍以上。

然后，该团队使用不同的放射治疗材料和各种环境光源检查了 cQD 薄膜在拟人模型上的性能。 使用 cQD 片材时，各种材料表面的光发射比没有时高出 60% 以上。 具体而言，当将 cQD 薄膜添加到丸剂、面膜样品以及丸剂和面膜的组合时，平均光强度分别增加了约 69.25%、63.72% 和 61.78%。 相应的信噪比分别提高了约 62.78%、56.77% 和 68.80%。

在来自红色 LED 的环境光下，可以通过片材获得 SNR 大于 5 的光学图像。 添加带通滤波器可将 SNR 提高约 98.85%。

研究人员写道：“通过 cQD 片材和相应滤光片的组合，可以显着提高光学图像的光强和信噪比。” “这为促进光学成像的临床应用以更快速、更便宜的图像采集过程可视化放射治疗中的光束提供了新的思路。”

用于可视化放射治疗的切伦科夫成像：临床使用一年

耿告诉 物理世界 该团队正在以多种方式积极地继续其研究。 一个例子是研究切伦科夫成像在瘢痕疙瘩的电子束放射治疗中的应用，瘢痕疙瘩是一种由异常愈合反应引起的良性纤维病变。

“一些研究表明，术后电子束放疗可以降低瘢痕疙瘩的复发率，”耿解释说。 “然而，不准确的传送通常与电子束参数的变化以及患者的设置不确定性或呼吸运动有关。 这些可能导致不匹配的相邻区域的剂量不足或过多，可能导致正常皮肤组织损伤或瘢痕疙瘩复发。 我们正在尝试将切伦科夫成像技术与 cQD 片结合使用，以实时测量瘢痕疙瘩电子放射治疗期间传递的相邻辐射场的匹配情况。”

• SEO 支持的内容和 PR 分发。 今天得到放大。
• 柏拉图区块链。 Web3 元宇宙智能。 知识放大。 访问这里。
• Sumber: https://physicsworld.com/a/a-sheet-of-quantum-dots-enhances-cherenkov-imaging-of-radiotherapy-dose/