เพื่อเพิ่มคุณภาพของการนำส่งการรักษาด้วยโปรตอน นักวิจัยกำลังสร้างวิธีการที่แม่นยำ รวดเร็ว และเหมาะสมที่สุดสำหรับ การตรวจสอบปริมาณรังสี ในร่างกายและการตรวจสอบช่วงในการรักษาด้วยโปรตอน นี้จะไม่มีเรื่องง่าย.ในระหว่างการบำบัดด้วยโปรตอน โปรตอนพลังงานสูงในลำแสงบำบัดจะทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสของผู้ป่วยเพื่อผลิตแกมมาและไอโซโทปเปล่งโพซิตรอนที่มีอายุสั้น
ซึ่งปล่อยรังสี
แกมมา 511 keV ออกมา 1 คู่ที่สามารถตรวจพบได้โดยใช้เอกซเรย์ปล่อยโพซิตรอน (PET) เส้นทางของไอโซโทปที่เหลือจากลำโปรตอนจะติดตามการกระจายของปริมาณรังสีอย่างใกล้ชิด เมื่อพลังงานโปรตอนลดลงต่ำกว่าเกณฑ์สำหรับการผลิตไอโซโทป เส้นทางจะหยุดลง
วิธีการเพื่อให้ได้การกระจายกิจกรรมการปล่อยโพซิตรอนที่แม่นยำต้องพิจารณาถึงการลดทอนโฟตอน ประสิทธิภาพของเครื่องตรวจจับ PET ความไม่แน่นอนที่เกิดจากความไม่เชิงเส้นในช่วงโพซิตรอน และการสุ่มและการกระเจิงภายในเครื่องตรวจจับ และหลังจากที่นักวิจัยสร้างกิจกรรมการปล่อยโพซิตรอนขึ้น
ใหม่ พวกเขาจำเป็นต้องแมปโปรไฟล์กิจกรรมกับการกระจายปริมาณรังสี ซึ่งเป็นอีกกระบวนการที่ซับซ้อนจนถึงปัจจุบัน วิธีการตรวจสอบปริมาณโปรตอนจากข้อมูลเครื่องตรวจจับ PET จัดอยู่ในประเภทใดประเภทหนึ่งจากสองประเภท วิธีการทางอ้อมตรวจจับรังสีทุติยภูมิที่ปล่อยออกมาจากผู้ป่วย
เมื่ออนุภาคมีประจุทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อ และเปรียบเทียบการกระจายที่วัดได้และคำนวณล่วงหน้าของอนุภาคทุติยภูมิเหล่านี้ วิธีการเหล่านี้ไม่ได้ประเมินโดยตรงถึงความแตกต่างระหว่างปริมาณที่ได้รับและปริมาณที่วางแผนไว้ ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการประเมินความก้าวหน้าของการรักษา
วิธีการโดยตรงให้การตรวจสอบปริมาณและช่วงทั่วทั้งผู้ป่วยโดยใช้โปรไฟล์กิจกรรมของตัวปล่อยโพซิตรอน ซึ่งแตกต่างจากวิธีการทางอ้อม วิธีการโดยตรงไม่จำเป็นต้องมีแผนการบูรณะแบบดั้งเดิม นักวิจัยยังได้ตรวจสอบวิธีการทางสถิติที่สามารถทำได้โดยตรงหรือโดยอ้อม
เมื่อเร็ว ๆ นี้
นักวิจัยได้ใช้วิธีการเรียนรู้เชิงลึกเพื่อจับคู่ข้อมูลเครื่องตรวจจับ PET กับการกระจายปริมาณรังสีที่แท้จริงโดยตรงในการบำบัดด้วยโปรตอน โดยไม่ต้องสร้างการกระจายกิจกรรม PET ใหม่ วิธีการของพวกเขาข้ามการสร้างภาพ PET แบบดั้งเดิมและแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการทำแผนที่
ปริมาณโปรตอนโดยตรงจากเหตุการณ์บังเอิญ (การตรวจจับโฟตอนที่ทำลายล้าง 511 keV สองตัว) โดยใช้ข้อมูลดิบเพียงอย่างเดียววิธีโครงข่ายประสาทเทียมผู้เขียนคนที่สองของกล่าวว่า “การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการกระจายขนาดยาเป็นสิ่งสำคัญในการบรรลุคุณภาพการรักษาระดับสูงในการบำบัด
ด้วยอนุภาค “ปัจจุบัน ยังไม่มีระบบตรวจสอบจำนวนมากที่ติดตั้งในโรงงานทั่วโลก เนื่องจากยังอยู่ในช่วง R&D… กุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาของเราคือการฝึกโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อเรียนรู้ทั้งการกระจายอนุภาคทุติยภูมิของโฟตอน 511 keV ที่ปล่อยออกมาจากโพซิตรอน ไอโซโทปทำลายล้างที่สร้างขึ้น
จากอันตรกิริยาของโปรตอน [กับเนื้อเยื่อ] และการกระจายขนาดยาด้วยความช่วยเหลือของการจำลอง”และทีมของเขาใช้การจำลองแบบมอนติคาร์โลเพื่อสร้างชุดข้อมูลของ Phantom ในช่องท้องที่ฉายรังสีด้วยโปรตอนพลังงานสูงและถ่ายภาพด้วยเครื่องตรวจจับ PET ในลำแสงขนาดกะทัดรัด
เครือข่ายนิวรัล
ได้รับการฝึกฝนสำหรับฟิสิกส์การถ่ายภาพพื้นฐาน เรขาคณิตของตัวตรวจจับ และความไม่สม่ำเสมอของตัวตรวจจับโดยตรงจากข้อมูลการทดลอง แบบจำลองยังได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับชุดข้อมูลที่หลากหลายซึ่งมีพลังงาน ตำแหน่ง และขนาดสปอตที่แตกต่างกัน
เพื่อช่วยลดโอกาสของความแตกต่างของแบบจำลอง ซึ่งเป็นความท้าทายทั่วไปของ cGAN นักวิจัยไม่ได้ใช้แบบจำลองกับเนื้อเยื่อจำลองที่มีความไม่สม่ำเสมอขนาดใหญ่ เช่น ปอด เนื่องจากจะเพิ่มความไม่แน่นอนของเอาต์พุตแบบจำลองนักวิจัยประเมินประสิทธิภาพของแบบจำลองโดยใช้หลายวิธี
รวมถึงการประเมินการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งสูงสุดของแบรกก์ (ความลึกที่ลำโปรตอนที่สะสมปริมาณรังสีส่วนใหญ่) สำหรับการฉายรังสีพลังงานเดียวระหว่าง 50 ถึง 122 MeV ได้รับผลลัพธ์โดยใช้ความบังเอิญ 10,000 ครั้งที่ได้รับหลังจากฉายรังสีโปรตอนห้านาที พวกเขาพบว่าโมเดลที่ผ่านการฝึกอบรม
สามารถแมปปริมาณโปรตอนจากความบังเอิญที่ตรวจพบได้อย่างมีประสิทธิภาพ – เอาต์พุตของแบบจำลองเบี่ยงเบนจากค่าปริมาณจริงและช่วง 1% และ 2% ตามลำดับโมเดลที่ผ่านการฝึกอบรมทำงานได้ดีแม้จะมีจำนวนการนับที่ผลิตในเครื่องตรวจจับขนาดกะทัดรัดน้อยก็ตาม
ประสิทธิภาพในระดับนี้มีความสำคัญเนื่องจากระบบ PET แบบดั้งเดิมมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับการติดตั้งในโรงบำบัดด้วยโปรตอนในปัจจุบัน ในทางกลับกัน เครื่องตรวจจับขนาดกะทัดรัดสามารถรวมเข้ากับโครงสำหรับตั้งสิ่งของสำหรับการรักษาด้วยโปรตอนและวางตำแหน่งใกล้กับผู้ป่วย
ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะใช้แบบจำลองในการรักษาโดยใช้หลายสาขาในมุมต่างๆ การตั้งค่าดังกล่าวจะเพิ่มความท้าทายในปัจจุบันที่เกี่ยวข้องกับจำนวนความบังเอิญที่มีอยู่อย่างจำกัดสำหรับการทำแผนที่กิจกรรม PET และการกระจายโดสที่ซับซ้อน“การถ่ายภาพแกมมาทุติยภูมิมีแนวโน้มดีมาก อย่างไรก็ตาม
มีความจำเป็นสำหรับระบบตรวจจับที่ปรับใช้ได้จริง” กล่าว “นอกจากขนาดยาแล้ว ยังมีข้อมูลอีกมากมายเกี่ยวกับการรักษาที่รอการเปิดเผยจากผู้ป่วย ผมเชื่อว่านักวิจัย แพทย์ และประชาชนทั่วไปจะได้ประโยชน์จากการดำเนินการวิจัยต่อเนื่องโดยใช้ระบบที่ใช้งานได้จริงซึ่งขยายขอบเขตการทำงาน”
Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
