Cherenkov görüntüleme, bir hastanın vücudundaki radyasyon ışınlarının gerçek zamanlı olarak görselleştirilmesini sağlar ve radyoterapi iletiminin doğruluğunu değerlendirmek için bir araç sağlar. Çin'deki araştırmacılar şimdi hastaya iliştirilmiş esnek, toksik olmayan bir karbon kuantum noktaları (cQD'ler) levhası kullanarak Çerenkov görüntülerinin kalitesini iyileştirmenin bir yolunu geliştirdiler.
Çerenkov ışığı, yüklü parçacıklar dokudaki ışığın faz hızından daha yüksek bir hızda hareket ettiğinde üretilir. Sinyal yoğunluğu, verilen radyasyon dozuyla orantılıdır ve tedavi sırasında verilen kesin dozu ortaya çıkarır. Optik görüntüleme tekniği, geleneksel radyasyon dozu ölçümü yöntemleriyle karşılaştırıldığında yüksek uzamsal çözünürlük, yüksek hassasiyet ve hızlı görüntüleme hızı sunar.
Bununla birlikte, Cherenkov emisyonunun yoğunluğu düşüktür ve yayılan fotonlar doku tarafından dağılır ve emilir. Bu nedenle, standart şarj bağlantılı cihaz (CCD) kameralar sinyali toplamakta güçlük çekerler. Bunun yerine, daha pahalı yoğunlaştırılmış CMOS/CCD kameralar kullanılıyor.
cQD'ler, Cherenkov emisyon spektrumları ile örtüşen absorpsiyon spektrumlarına sahiptir; daha sonra daha uzun dalga boylarında lüminesans yayarlar. Nükleer Bilim ve Teknoloji Departmanında geliştirilen ve test edilen cQD levhası Nanjing Havacılık ve Uzay Üniversitesi, bu nedenle Cherenkov emisyonunu bir CCD kameranın hassas algılama bölgesinin optimum dalga boyuna uyacak şekilde kaydırmak için kullanılabilir.
cQD tabakası yerindeyken, optik emisyon, dokunun yüzeysel yüzeyinde üretilen Cherenkov fotonlarından, Cherenkov fotonları tarafından uyarılan floresanstan ve cQD'lerde üretilen radyolüminesanstan oluşur. Bu, toplam optik sinyali artırır ve alınan görüntülerin görüntü kalitesini ve sinyal-gürültü oranını (SNR) iyileştirir.
Baş araştırmacı Changran Geng ve meslektaşları, 10 nm çaplı cQD'ler ve UV ile kürlenebilen yapıştırıcıdan oluşan bir çözelti kullanarak cQD kaplamasını oluşturdu. Bu karışım, plastik kaplama ile kaplanmış bir substrat üzerine döndürülerek kaplanmıştır ve bir UV lambası ile katılaştırılmıştır. Plastik substrat, sintilasyon malzemesinin deri ile doğrudan temas etmemesini sağlar.
Ortaya çıkan cQD kaplaması 222±5 um kalınlığa ve 15 cm çapa sahipti ve hastanın yüzeyine uyacak kadar esnekti. Ekip, cQD tabakasının neredeyse şeffaf olduğunu ve dokulardan Cherenkov emisyonunu engellemediğini belirtiyor.
Bulgularını raporlamak Tıp fiziği, araştırmacılar başlangıçta cQD kaplamasını cildin optik özelliklerini taklit etmek için 2 mm'lik açık renkli ten rengi kil tabakasıyla kaplı katı bir su levhası üzerinde test ettiler. 0, 0.05 ve 0.1 mg/ml'lik cQD konsantrasyonları, 100–500 MU'luk iletilen dozlar ve 6 ve 10 MV ışınları kullanarak optik yoğunluk ile iletilen doz arasındaki ilişkiyi değerlendirdiler. Hem 6 hem de 10 MV fotonlar için optik yoğunluk ve doz arasında doğrusal bir ilişki gözlemlediler. cQD kaplamasının eklenmesi, her iki durumda da SNR'yi iki kattan fazla artırdı.
Ekip daha sonra, farklı radyoterapi materyalleri ve çeşitli ortam ışığı kaynakları kullanarak, antropomorfik bir fantom üzerindeki cQD kaplamasının performansını inceledi. Çeşitli malzemelerin yüzeyinden gelen ışık emisyonu, cQD kaplama olmadan %60'ın üzerinde daha yüksekti. Spesifik olarak, bolusa, maske örneğine ve bir bolus ve maske kombinasyonuna cQD tabakası eklendiğinde ortalama optik yoğunluk sırasıyla yaklaşık %69.25, %63.72 ve %61.78 arttı. Karşılık gelen SNR'ler yaklaşık %62.78, %56.77 ve %68.80 oranında iyileşmiştir.
Kırmızı bir LED'den gelen ortam ışığı altında, tabakalama yoluyla SNR'si 5'ten büyük olan optik görüntüler elde edilebilir. Bir bant geçiren filtre eklemek, SNR'yi yaklaşık %98.85 artırdı.
Araştırmacılar, "cQD kaplama ve karşılık gelen filtrenin bir kombinasyonu aracılığıyla, optik görüntülerin ışık yoğunluğu ve SNR'si önemli ölçüde artırılabilir" diye yazıyor. "Bu, radyoterapide ışını daha hızlı ve daha ucuz bir görüntü elde etme süreciyle görselleştirmek için optik görüntülemenin klinik uygulamasının tanıtımına yeni bir ışık tutuyor."
Radyoterapiyi görselleştirmek için Cherenkov görüntüleme: bir yıllık klinik kullanım
Geng anlatıyor Fizik dünyası ekibin birçok yönden aktif olarak araştırmalarına devam ettiğini. Bir örnek, anormal bir iyileşme tepkisinden kaynaklanan iyi huylu fibröz lezyonlar olan keloidlerin elektron ışını radyoterapisi ile kullanım için Cherenkov görüntülemesinin araştırılmasıdır.
Geng, "Bazı araştırmalar, ameliyat sonrası elektron ışını radyoterapisinin keloid nüks oranlarını azaltabileceğini göstermiştir" diye açıklıyor. "Bununla birlikte, yanlış teslimatlar genellikle elektron ışını parametrelerindeki varyasyonların yanı sıra hastanın kurulum belirsizlikleri veya solunum hareketleri ile ilişkilidir. Bunlar, uyumsuz bitişik alanlarda yetersiz veya aşırı doza yol açarak potansiyel olarak normal deride doku hasarına veya keloid nüksüne neden olabilir. Gerçek zamanlı olarak keloid elektron radyoterapisi sırasında iletilen bitişik radyasyon alanlarının eşleşmesini ölçmek için cQD kaplamalı Cherenkov görüntüleme teknolojisini kullanmaya çalışıyoruz."
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/a-sheet-of-quantum-dots-enhances-cherenkov-imaging-of-radiotherapy-dose/
