يراقب مقياس جرعات الأشعة السينية القابل للبلع العلاج الإشعاعي في الوقت الفعلي - عالم الفيزياء

طور باحثون من سنغافورة والصين مقياس جرعات الأشعة السينية القابل للبلع بحجم كبسولة حبوب كبيرة يمكنه مراقبة العلاج الإشعاعي المعدي المعوي في الوقت الفعلي. في اختبارات إثبات المفهوم على الأرانب المعرضة للإشعاع ، أثبت نموذجهم الأولي أنه أكثر دقة بخمس مرات تقريبًا من التدابير القياسية الحالية لرصد الجرعة المسلمة.

القدرة على مراقبة العلاج الإشعاعي بدقة في الوقت الحقيقي أثناء العلاج ستسمح بتقييم فى الموقع جرعة الإشعاع الممتصة في الأعضاء المحددة للجرعة مثل المعدة والكبد والكلى والحبل الشوكي. هذا يمكن أن يجعل العلاج الإشعاعي أكثر أمانًا وفعالية ، ويحتمل أن يقلل من شدة الآثار الجانبية. ومع ذلك ، يعد قياس الجرعة التي يتم تسليمها وامتصاصها أثناء العلاج الإشعاعي لأورام الجهاز الهضمي مهمة صعبة.

مقياس الجرعات الجديد ، الموصوف في طبيعة الهندسة الطبية الحيوية, يمكن أن يغير هذا. تحتوي الكبسولة مقاس 18 × 7 مم على ألياف بصرية مرنة مدمجة مع مذبذبات نانوية ثابتة مخدرة باللانثانيدات. يشتمل الجهاز القابل للهضم أيضًا على فيلم بوليانيلين مستجيب للأس الهيدروجيني ، ووحدة سائلة لأخذ عينات سوائل المعدة الديناميكية ، ومستشعرات الجرعة ودرجة الحموضة ، وجهاز تحكم دقيق على متن الطائرة وبطارية أكسيد الفضة لتشغيل الكبسولة.

المؤلفان الأولان Bo Hou و Luying Yi من The جامعة سنغافورة الوطنية وأوضح باحثون مشاركون أن المذبذبات النانوية تولد تلألؤًا إشعاعيًا في وجود إشعاع الأشعة السينية ، الذي ينتشر إلى أطراف الألياف عبر الانعكاس الداخلي الكلي. يقيس مستشعر الجرعة هذه الإشارة الضوئية لتحديد الإشعاع المسلم إلى المنطقة المستهدفة.

بالإضافة إلى قياس جرعات الأشعة السينية ، تقيس الكبسولة أيضًا التغيرات الفسيولوجية في درجة الحموضة ودرجة الحرارة أثناء العلاج. يتغير لون فيلم البوليالينين وفقًا لدرجة الحموضة في سائل المعدة في وحدة فلويديك ؛ ثم يتم قياس الأس الهيدروجيني بواسطة نسبة التباين اللوني لمستشعر الأس الهيدروجيني ، الذي يحلل الضوء بعد مروره عبر الفيلم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الشفق اللاحق لمذبذبات النانو بعد التشعيع كمصدر ضوء ذاتي الاستدامة لمراقبة التغيرات الديناميكية في درجة الحموضة باستمرار لعدة ساعات دون الحاجة إلى إثارة خارجية. يشير الباحثون إلى أن هذه القدرة غير متوفرة بعد مع كبسولات الأس الهيدروجيني الموجودة.

تتم معالجة الإشارات الكهروضوئية من المستشعرين بواسطة دائرة كشف متكاملة تنقل المعلومات لاسلكيًا إلى تطبيق الهاتف المحمول. بمجرد التنشيط ، يمكن للتطبيق تلقي البيانات من الكبسولة في الوقت الفعلي عبر نقل Bluetooth. يمكن عرض البيانات مثل جرعة الإشعاع الممتصة ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة للأنسجة بشكل بياني أو تخزينها محليًا أو تحميلها على الخوادم السحابية للتخزين الدائم ونشر البيانات.

قبل في الجسم الحي بعد الاختبار ، قام الباحثون بتقييم استجابة جرعة المذبذبات النانوية. استخدموا نموذج الانحدار القائم على الشبكة العصبية لتقدير جرعة الإشعاع من بيانات الإشعاع الإشعاعي والتوهج اللاحق ودرجة الحرارة. طوروا النموذج باستخدام أكثر من 3000 نقطة بيانات مسجلة أثناء تعريض الكبسولة للأشعة السينية بمعدلات جرعة تتراوح من 1 إلى 16.68 ملي جرام / دقيقة ، ودرجات حرارة من 32 إلى 46 درجة مئوية.

وجد الفريق أن كلاً من اللمعان الإشعاعي وشدة الشفق اللاحق تتناسب طرديًا مع تغيرات الجرعة ، مما يشير إلى أن الجمع بين الاثنين سيؤدي إلى تقديرات أكثر دقة للجرعة الممتصة.

بعد ذلك ، تحقق الباحثون من صحة أداء مقياس الجرعات في ثلاثة أرانب بالغة مخدرة. بعد الإدخال الجراحي للكبسولة في معدة كل حيوان ، أجروا الأشعة المقطعية لتحديد موضع الكبسولة وزاويتها بدقة. ثم قاموا بعد ذلك بتشعيع كل حيوان عدة مرات خلال فترة زمنية 10 ساعات باستخدام معدل جرعة تقدمية من الأشعة السينية.

يقول الفريق: "لقد حدد مقياس الجرعات اللاسلكي بدقة جرعة الإشعاع في المعدة ، وكذلك التغيرات الدقيقة في درجة الحموضة ودرجة الحرارة ، في الوقت الفعلي". "الكبسولة التي تم إدخالها في تجويف الجهاز الهضمي كانت قادرة على الكشف السريع عن التغيرات في درجة الحموضة ودرجة الحرارة بالقرب من الأعضاء المشععة."

كبسولة صغيرة قابلة للابتلاع تساعد في علاج اضطرابات الجهاز الهضمي

قبل أن يتم اختبار كبسولة مقياس الجرعات سريريًا ، يجب تطوير نظام تحديد المواقع لوضعها وتثبيتها في الموقع المستهدف بعد ابتلاعها. هناك حاجة أيضًا إلى معايرة أفضل وأكثر دقة للتحويل من الإشارة الضوئية إلى الجرعة الممتصة قبل التقييم السريري.

تمتد إمكانات مقياس الجرعات الجديد إلى ما وراء التطبيقات المعدية المعوية. يتصور الباحثون استخدامه لمراقبة جرعة المعالجة الكثبية لسرطان البروستاتا ، على سبيل المثال ، باستخدام كبسولة مثبتة في المستقيم. قد تكون القياسات في الوقت الفعلي للجرعة الممتصة في أورام البلعوم أو الدماغ ممكنة أيضًا إذا كان من الممكن وضع كبسولة أصغر حجمًا في تجويف الأنف العلوي.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/