พลังงานบีมเป็นตัวแปรสำคัญในการบำบัดด้วยอนุภาค โดยกำหนดความลึกภายในตัวผู้ป่วยที่รังสีรักษาถูกสะสมไว้ การเบี่ยงเบนของพลังงานจะเปลี่ยนช่วงของอนุภาค ซึ่งอาจนำไปสู่ปริมาณเนื้องอกที่ไม่เพียงพอหรือให้ยาเกินขนาดไปสู่โครงสร้างปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการรักษาการสแกนด้วยดินสอ-บีมที่แพร่หลายมากขึ้น เครื่องตรวจจับที่สามารถวัดพลังงานลำแสงอนุภาคได้อย่างรวดเร็ว
สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีค่ามาก อุปกรณ์ดังกล่าว
สามารถใช้สำหรับการประกันคุณภาพเป็นประจำ (QA) เพื่อตรวจสอบพลังงานลำแสงในระหว่างการฉายรังสี หรือแม้แต่ใช้แผนการจ่ายยาแบบปรับได้ในอนาคตโดยใช้การปรับพลังงานที่รวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยในอิตาลีจึงได้พัฒนาเครื่องตรวจจับต้นแบบที่วัดเวลาบิน (ToF) ของโปรตอนเพื่อกำหนดพลังงานลำแสง
ในการวัดพลังงานและด้วยเหตุนี้ช่วงของลำแสงโปรตอนทางคลินิก เครื่องตรวจจับต้องตรงกับความไม่แน่นอนของช่วงที่ยอมรับได้ในทางการแพทย์ ซึ่งโดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1 มม. ที่พลังงานโปรตอนเพื่อการรักษา ซึ่งสอดคล้องกับความแม่นยำในการวัดตั้งแต่ประมาณ 0.5 MeV สำหรับโปรตอน 230 MeV ถึง 1 MeV สำหรับโปรตอน 60 MeV เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยทูรินและINFNได้สร้างเครื่องตรวจจับจากเซ็นเซอร์ตรวจจับซิลิกอนแบบบางเฉียบ (UFSD) แบบบางสองตัวที่วางระยะห่างเฉพาะตามทิศทางของลำแสง
Anna Vignati ผู้เขียนคนแรกอธิบายว่า “ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องตรวจจับซิลิ กอนที่เร็วมากเหนือเครื่องตรวจจับซิลิคอนแบบเดิมคือ ความละเอียดของเวลาที่ดีเยี่ยม ความหนาที่ลดลง อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดี และระยะเวลาของสัญญาณที่สั้น
“คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้สามารถระบุโปรตอนเดี่ยวได้
แม้ในลำแสงที่มีความเข้มสูงและโครงสร้างเวลาที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นจำนวนโปรตอนที่จำเป็นในการวัดพลังงานลำแสงด้วยความแม่นยำที่ต้องการสามารถรวบรวมได้ในกรอบเวลาที่เหมาะสม (สองสามวินาที) สำหรับการตรวจสอบ QA ในสถานบำบัดด้วยโปรตอน”
Vignati และเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบอุปกรณ์ต้นแบบบนลำแสงโปรตอนทางคลินิกที่ โรงงาน CNAOและรายงานการค้นพบของพวกเขาในวิชาฟิสิกส์ในการแพทย์และชีววิทยา พวกเขาทำการวัด ToF ที่พลังงานลำแสงทางคลินิกห้าครั้ง (58.9, 77.6, 103.5, 148.5 และ 226.1 MeV ซึ่งสอดคล้องกับความลึกเทียบเท่าน้ำระหว่าง 30 ถึง 320 มม.) พวกเขาวัดพลังงานลำแสงแต่ละอันด้วยเซ็นเซอร์ในตำแหน่งสี่ระยะทาง จากระยะไม่กี่เซนติเมตรถึงประมาณ 1 เมตร
ทีมวิจัย Anna Vignati (ล่างซ้าย) และเพื่อนร่วมงาน นักวิจัยคำนวณ ToF จากความแตกต่างของเวลาเฉลี่ยระหว่างสัญญาณที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโปรตอนตัวเดียวข้ามเซ็นเซอร์ทั้งสอง ลบด้วยค่าชดเชยเวลาคงที่ที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดเส้นทางสัญญาณ เพื่อตรวจสอบพลังงานลำแสงจากการวัด ToF เหล่านี้ พวกเขาได้พัฒนาแบบจำลองที่อธิบายถึงการสูญเสียพลังงานในเซ็นเซอร์และในอากาศ โดยเปรียบเทียบกับการจำลองแบบมอนติคาร์โล
แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดหลักสำหรับการตั้งค่านี้คือความไม่แน่นอนในระยะห่างระหว่างเซ็นเซอร์กับการชดเชยเวลา เพื่อลดความไม่แน่นอนเหล่านี้ ทีมงานได้พัฒนาวิธีการสอบเทียบโดยใช้การวัด ToF 16 รายการ (ยกเว้นที่ 103.5 MeV ซึ่งใช้ในการทดสอบการสอบเทียบ)
สมมติว่าพลังงานระบุที่ isocentre เป็นปริมาณที่ทราบ
การเปรียบเทียบพลังงานที่วัดได้กับพลังงานลำแสงระบุ พบว่าที่ระยะห่างระหว่างเซ็นเซอร์ที่ใหญ่ที่สุดสองช่วง (67 และ 97 ซม.) ความเบี่ยงเบนน้อยกว่า 0.5 MeV สำหรับพลังงานโปรตอนทั้งห้า – เข้ากันได้กับความแม่นยำในการวัดทางคลินิกที่ยอมรับได้
เครื่องตรวจจับยังแสดงเวลาการได้มาซึ่งสั้นอีกด้วย สำหรับการทดสอบด้วยระยะห่างของเครื่องตรวจจับ 97 ซม. และพลังงานลำแสงที่ 226.1 MeV นักวิจัยพบว่าการฉายรังสี 6 วินาทีที่ความเข้ม 5×10 8โปรตอน/วินาทีนั้นเพียงพอที่จะอยู่ต่ำกว่าข้อผิดพลาด ToF สูงสุดที่ยอมรับได้ (4 ps สำหรับเซ็นเซอร์ ห่างกัน 1 เมตร)
จากจุดยืนทางคลินิก พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดคือการเบี่ยงเบนช่วงที่สอดคล้องกันในน้ำ ที่ระยะห่างเซ็นเซอร์ 67 และ 97 ซม. ช่วงความคลาดเคลื่อนระหว่างพลังงานลำแสงที่วัดได้กับพลังงานลำแสงที่ระบุอยู่ภายใน 0.5 มม. ที่พลังงานต่ำกว่า และภายใน 1 มม. สำหรับพลังงานสูงสุด โดยเป็นไปตามข้อกำหนดทางคลินิก
นักวิจัยสรุปว่าเซ็นเซอร์ซิลิกอน UFSD สามารถวัดพลังงานของลำแสงโปรตอนทางคลินิกได้ในเวลาไม่กี่วินาที ด้วยความแม่นยำที่ดีและมีการรบกวนของลำแสงน้อยที่สุด พวกเขาทราบว่าเครื่องตรวจจับสามารถค้นหาแอปพลิเคชันสำหรับ QA รายวันได้ทันที “ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติม เครื่องตรวจจับของเราจะเข้ากันได้กับการใช้งานในระหว่างการรักษา” Vignati กล่าว “แท้จริงแล้ว การใช้ความหนาที่ลดลงอย่างมากของเซ็นเซอร์เหล่านี้อย่างเหมาะสมจะช่วยลดการรบกวนของลำแสงได้ ในขณะที่การลดเวลาในการรับข้อมูลจะช่วยให้สามารถวัดความไวที่คล้ายกันได้ภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที”
นักวิจัยได้ผลิตเซ็นเซอร์เฉพาะที่มีการแบ่งส่วนที่เหมาะสมของพื้นที่แอคทีฟเพื่อปรับปรุงการรวบรวมโปรตอนโดยบังเอิญให้ดียิ่งขึ้น พวกเขายังได้พัฒนาระบบกลไกที่เปลี่ยนระยะห่างระหว่างเซ็นเซอร์ด้วยความแม่นยำสูง ทำให้กระบวนการสอบเทียบด้วยตนเองไม่จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับพลังงานลำแสงที่ใช้ในการสอบเทียบอีกต่อไป “สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าจะได้รับความแม่นยำและความไวเท่ากันในสถานพยาบาลใด ๆ ที่จะใช้เครื่องมือนี้” Vignati กล่าว
หลิวกล่าวว่าการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นโดยเว้นระยะห่างกัน 100 นาโนเมตร ทีมงานสามารถจัดเก็บข้อมูลได้เทียบเท่ากับ 64 GB ต่อตารางนิ้ว แม้ว่ารูปแบบที่สร้างขึ้นจะทนทานต่อสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย แต่วิธีการนี้ช่วยให้สามารถเขียนข้อมูลซ้ำแล้วซ้ำอีกบนและลบออกจากภาพยนตร์ได้
Credit : ghdhairstraightenersydney.com ghdivsalonstyleruk.com ghdstraightenersonline.org giulianovacalcio.net gratisseksfilms.info
