Neelatav röntgendosimeeter jälgib kiiritusravi reaalajas – Physics World

Singapuri ja Hiina teadlased on välja töötanud suure pillikapsli suuruse neelatava röntgendosimeetri, mis suudab jälgida seedetrakti kiiritusravi reaalajas. Kiiritatud küülikutega tehtud kontseptsiooni tõestamise katsetes osutus nende prototüüp ligikaudu viis korda täpsemaks kui praegused standardmeetmed manustatud annuse jälgimiseks.

Võimalus kiiritusravi reaalajas täpselt jälgida ravi ajal võimaldaks hinnata kohapealne neeldunud kiirgusdoos doosi piiravates organites, nagu magu, maks, neerud ja seljaaju. See võib muuta kiiritusravi ohutumaks ja tõhusamaks, vähendades potentsiaalselt kõrvaltoimete raskust. Seedetrakti kasvajate kiiritusravi ajal manustatud ja imendunud annuse mõõtmine on aga keeruline ülesanne.

Uus dosimeeter, mida on kirjeldatud aastal Looduse biomeditsiinitehnika, võiks seda muuta. 18 x 7 mm kapsel sisaldab painduvat optilist kiudu, mis on varustatud lantaniidiga legeeritud püsivate nanostsintillaatoritega. Neelatav seade sisaldab ka pH-le reageerivat polüaniliinikilet, vedelikumoodulit dünaamilise maovedeliku proovide võtmiseks, doosi- ja pH-andureid, pardal olevat mikrokontrollerit ja kapsli toiteks hõbeoksiidi akut.

Esimesed autorid Bo Hou ja Luying Yi Singapuri Riiklik Ülikool ja kaasuurijad selgitavad, et nanostsintillaatorid tekitavad röntgenkiirguse juuresolekul radioluminestsentsi, mis levib täieliku sisemise peegelduse kaudu kiu otsteni. Doosiandur mõõdab seda valgussignaali, et määrata kindlaks sihtpiirkonda edastatud kiirgus.

Lisaks röntgendosimeetriale mõõdab kapsel ka pH ja temperatuuri füsioloogilisi muutusi ravi ajal. Polüaliinkile muudab värvi vastavalt maovedeliku pH-le vedelikumoodulis; pH-d mõõdetakse seejärel pH-anduri värvikontrastsuse suhtega, mis analüüsib valgust pärast kile läbimist. Lisaks saab nanostsintillaatorite järelvalgust pärast kiiritamist kasutada iseseisva valgusallikana, et jälgida pidevalt dünaamilisi pH muutusi mitme tunni jooksul, ilma et oleks vaja välist ergastust. Teadlased märgivad, et see võimalus pole olemasolevate pH-kapslite puhul veel saadaval.

Kahe anduri fotoelektrilisi signaale töötleb integreeritud tuvastusahel, mis edastab juhtmevabalt teavet mobiiltelefoni rakendusse. Pärast aktiveerimist saab rakendus Bluetooth-edastuse kaudu reaalajas andmeid kapslist vastu võtta. Andmeid, nagu neeldunud kiirgusdoos ning kudede temperatuur ja pH, saab kuvada graafiliselt, salvestada kohapeal või laadida üles pilveserveritesse alaliseks salvestamiseks ja andmete levitamiseks.

Enne in vivo testimisel hindasid teadlased nanostsintillaatorite doosivastust. Nad kasutasid närvivõrgupõhist regressioonimudelit, et hinnata kiirgusdoosi radioluminestsentsi, järelhelenduse ja temperatuuri andmete põhjal. Nad töötasid mudeli välja, kasutades enam kui 3000 andmepunkti, mis salvestati kapsli röntgenikiirguse toimel doosikiirusega 1–16.68 mGy/min ja temperatuuridel 32–46 ℃.

Meeskond leidis, et nii radioluminestsentsi kui ka järelvalguse intensiivsus on otseselt proportsionaalsed annuse variatsioonidega, mis viitab sellele, et nende kahe kombineerimine annab neeldunud annuse täpsemad hinnangud.

Järgmisena kinnitasid teadlased dosimeetri jõudlust kolmel tuimestatud täiskasvanud küülikul. Pärast kapsli kirurgilist sisestamist iga looma makku tegid nad CT-skaneeringud, et teha kindlaks kapsli täpne asukoht ja nurk. Seejärel kiiritasid nad iga looma mitu korda 10-tunnise ajavahemiku jooksul, kasutades progressiivset röntgendoosikiirust.

"Meie juhtmeta dosimeeter määras reaalajas täpselt kindlaks kiirgusdoosi maos, samuti pH ja temperatuuri väikseid muutusi," teatab meeskond. "Seedetrakti õõnsusse sisestatud kapsel oli võimeline kiiresti tuvastama pH ja temperatuuri muutusi kiiritatud elundite läheduses."

Väike sissevõetav kapsel aitab ravida seedetrakti häireid

Enne dosimeetri kapsli kliinilist testimist tuleb välja töötada positsioneerimissüsteem, mis asetab ja kinnitab selle pärast allaneelamist sihtkohta. Enne kliinilist hindamist on vaja ka paremat ja täpsemat kalibreerimist optilisest signaalist neeldunud doosiks.

Uue dosimeetri potentsiaal ulatub seedetrakti rakendustest kaugemale. Teadlased näevad ette selle kasutamist eesnäärmevähi brahhüteraapia annuse jälgimiseks, kasutades näiteks pärasooles ankurdatud kapslit. Neeldunud annuse reaalajas mõõtmine ninaneelu või ajukasvajate korral võib olla teostatav ka siis, kui ülemisse ninaõõnde saab asetada väiksema kapsli.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Ostke ja müüge IPO-eelsete ettevõtete aktsiaid koos PREIPO®-ga. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/