การสร้างภาพรังสีแกมมาในทันทีช่วยให้สามารถวัดช่วงลำแสงแบบเรียลไทม์ในระหว่างการบำบัดด้วยอนุภาค โดยการตรวจจับรังสีแกมมาที่เกิดขึ้นทันทีที่ลำแสงบำบัดทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสของอะตอมภายในผู้ป่วย การตรวจสอบขอบเขต ภายในร่างกายดังกล่าวควรปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิผลของการบำบัดด้วยโปรตอนและลำแสงไอออน ซึ่งมีความไวสูงต่อความไม่ถูกต้องในการกำหนดเป้าหมายแม้เพียงเล็กน้อย
ตัวแปรล่าสุดของเทคนิคนี้ prompt gamma spectroscopy
ใช้การตรวจจับรังสีแกมมาพร้อมต์ที่แก้ปัญหาเวลาและพลังงานสำหรับการตรวจสอบช่วง และเนื่องจาก PGS วัดพลังงานของพรอมต์แกมมาที่ปล่อยออกมา จึงสามารถใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของธาตุของเนื้อเยื่อที่ฉายรังสีได้ ความสามารถในการวัดองค์ประกอบของเป้าหมายการรักษาในร่างกายอาจทำให้สามารถประเมินภาวะขาดออกซิเจนของเนื้องอกในเศษส่วนการบำบัดด้วยอนุภาคหลายส่วนได้ ตัวอย่างเช่น หรือการติดตามการกลายเป็นปูนในการแพร่กระจายของสมอง
ทีมวิจัยที่นำโดยJoao Secoที่ศูนย์วิจัยมะเร็งเยอรมัน ( DKFZ ) ได้สาธิตเทคนิคที่ใช้ PGS เพื่อกำหนดองค์ประกอบองค์ประกอบของเนื้อเยื่อที่ฉายรังสี วิธีการที่เรียกว่าโปรตอนและไอออนบีมสเปกโทรสโกปี (PIBS) ใช้เครื่องตรวจจับการเรืองแสงวาบ CeBr 3 รุ่นใหม่ ที่วัดสเปกตรัมทั้งหมดของรังสีแกมมาอย่างรวดเร็วที่เกิดจากลำแสงไอออน
“เครื่องตรวจจับการเรืองแสงวาบของ CeBr 3 มีประสิทธิภาพที่คล้ายคลึงกันกับเครื่อง LaBr 3ที่ใช้ในระบบ PGS ต้นแบบที่โรงพยาบาลแมสซาชูเซตส์เจเนอรัล ทั้งสองทำงานได้ดีมากในแง่ของความละเอียดของพลังงานและเวลา ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญสำหรับ PGS” Paulo Martins ผู้เขียนคน แรก อธิบาย “เครื่องตรวจจับ LaBr 3มีความละเอียดด้านพลังงานที่ดีขึ้นเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม พวกมันมีกัมมันตภาพรังสีในตัว ดังนั้น สำหรับค่าแกมม่าที่ทันท่วงทีต่ำกว่า 3 MeV ตัวเรืองแสงวาบ CeBr 3 อาจมีประสิทธิภาพดีกว่าตัวเรือง แสงวาบของ LaBr 3ประมาณ 50 ปัจจัยในการลดสัญญาณรบกวน”
ระดับออกซิเจน Martins และผู้ทำงานร่วมกัน
รวมทั้งจาก Heidelberg Ion-Beam Therapy Center ( HIT ) และMax Planck Institute for Nuclear Physicsได้ใช้ลำโปรตอน ฮีเลียมไอออน และไอออนคาร์บอนที่ HIT เพื่อทำ PIBS ขั้นแรก พวกเขาตรวจสอบสารละลายน้ำตาลในน้ำที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนต่างกัน โดยฉายรังสีตัวอย่างด้วยโปรตอน 90.7 MeV
ในพื้นที่พลังงานต่ำ พวกเขาสังเกตเห็นการปล่อยแกมมาอย่างรวดเร็วที่ 0.718 MeV ซึ่งเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของออกซิเจนที่ลดลงหรือความเข้มข้นของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น เส้นพลังงานนี้เป็นผลมาจากการกระตุ้นของนิวเคลียสคาร์บอนตามด้วยการปล่อยแกมมาอย่างรวดเร็ว บริเวณที่มีพลังงานสูงแสดงจุดสูงสุดที่ 5.2 และ 6.1 MeV ซึ่งเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของออกซิเจนที่เพิ่มขึ้น อันเนื่องมาจากการกระตุ้นของนิวเคลียสของออกซิเจน การฉายรังสีตัวอย่างด้วยลำแสงฮีเลียมไอออน 92 MeV/u ทำให้เกิดพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกัน
สเปกตรัมพลังงานเพื่อตรวจสอบมวลของออกซิเจนที่ฉายรังสี นักวิจัยได้วางฟิล์มวัดปริมาณรังสี EBT ไว้ในเป้าหมายตามทิศทางของลำแสง พวกเขาสังเกตเห็น – ตามที่เห็นในการศึกษาก่อนหน้านี้ – ว่าแกมม่าพร้อมต์ทั้งหมดที่ตรวจพบภายในจุดสูงสุดของพลังงาน 5.2 MeV เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงด้วยมวลของออกซิเจนที่ฉายรังสี
เพื่อยืนยันความสามารถของ PGS ในการวัดความเข้มข้นของออกซิเจนที่อยู่ลึกลงไปในภูตผีน้ำ พวกเขายังฉายตัวอย่างน้ำ/น้ำตาล 5 ตัวอย่างด้วยโปรตอน 113.6 MeV ผ่านน้ำ 7 ซม. (ขวดน้ำสองขวด) พวกเขาสังเกตเห็นความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างความเข้มข้นของออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นและการผลิตแกมมาที่รวดเร็วที่ 5.2 และ 6.1 MeV การตั้งค่า PIBS สามารถตรวจจับ
การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของออกซิเจนในตัวอย่างได้ 3%
ตัวแทนเนื้อเยื่อต่อมา ทีมงานฉายรังสีตัวอย่างน้ำ/น้ำตาล 6 ตัวอย่างและเนื้อเยื่อตัวแทน 12 ชิ้นที่มีฮีเลียมไอออน 88.1 MeV/u และลำไอออนคาร์บอนไอออน 161.5 MeV/u ตัวแทนเนื้อเยื่อมีความเข้มข้นที่แตกต่างกันของออกซิเจน คาร์บอน และแคลเซียม และรวมถึงตัวแทนเสมือนกระดูกห้าประเภทที่มีความเข้มข้นของแคลเซียมเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับเต้านม น้ำที่เป็นของแข็ง กล้ามเนื้อ และตัวแทนของตับที่มีความเข้มข้นของแคลเซียมต่ำมาก
ข้อมูลจากตัวอย่างน้ำ/น้ำตาลที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนสูงกว่า (67.1–88.9%) และส่วนแทรกของเนื้อเยื่อตัวแทนที่มีความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำกว่า (14.9–36.5%) มีแนวโน้มลอการิทึมระหว่างการผลิตแกมมาพร้อมต์ที่ 5.2 MeV และความเข้มข้นของออกซิเจน
การผลิตแกมมาอย่างรวดเร็วความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของออกซิเจนและการผลิตแกมมาแบบทันที โดยแสดงสเปกตรัมพลังงานแกมมาที่เกิดจากการฉายรังสีของสารละลายน้ำ 6 ชนิดและแผ่นแทรกตัวแทนเนื้อเยื่อ 11 ชิ้นโดยฮีเลียมและคานคาร์บอน นักวิจัยยังได้ประเมินว่าความสัมพันธ์นี้เป็นจริงสำหรับองค์ประกอบอื่นๆ เช่น แคลเซียมหรือไม่ ในหน้าต่างพลังงานต่ำ การฉายรังสีตัวแทนเนื้อเยื่อด้วยลำแสงฮีเลียมไอออน 88.1 MeV/u จะสร้างจุดสูงสุดของแกมมาทันทีที่ 1.66 MeV ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแคลเซียม อีกครั้ง พวกเขาสังเกตเห็นความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างความเข้มข้นของแคลเซียมและการผลิตแกมมาที่รวดเร็ว
ทีมงานรายงานว่า PIBS สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของแคลเซียม 1% ระหว่าง adipose และ breast surrogates ได้อย่างชัดเจน และการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจน 2% ระหว่างตัวแทนของเนื้อเยื่อต่างๆGamma spectroscopy ลดความไม่แน่นอนของช่วงลำแสง
“ตรงกันข้ามกับ PGS จุดมุ่งหมายของ PIBS ไม่ใช่การตรวจสอบระยะ แต่เป็นการกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของเป้าหมายที่ฉายรังสี” Martins กล่าวกับPhysics World “อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะนี้เชื่อมโยงกับช่วงของผู้ป่วย เนื่องจากองค์ประกอบของร่างกายในท้ายที่สุดจะส่งผลต่อตำแหน่งที่อนุภาคจะหยุด ซึ่งส่งผลต่อความละเอียดเชิงพื้นที่ การรวม PGS กับ PIBS อาจทำให้วิธีอื่นๆ เช่น CT หรือ PET ถูกระงับในการวางแผนการรักษาในอนาคต ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อขั้นตอนการรักษา”
Credit : jpperfumum.com lostsocksoftware.com luxuryleagueaustin.net minervagallery.org mypercu.com
