دزیمتر اشعه ایکس قابل بلعیدن رادیوتراپی را در زمان واقعی نظارت می کند - دنیای فیزیک

محققان سنگاپور و چین یک دزیمتر اشعه ایکس قابل بلعیدن به اندازه یک کپسول قرص بزرگ ساخته اند که می تواند رادیوتراپی دستگاه گوارش را در زمان واقعی نظارت کند. در آزمایش‌های اثبات مفهوم بر روی خرگوش‌های تابش‌شده، نمونه اولیه آن‌ها تقریباً پنج برابر دقیق‌تر از معیارهای استاندارد فعلی برای نظارت بر دوز تحویل‌شده بود.

توانایی نظارت دقیق رادیوتراپی در زمان واقعی در طول درمان، امکان ارزیابی را می دهد در محل دوز تابش جذب شده در اندام های محدود کننده دوز مانند معده، کبد، کلیه ها و نخاع. این می تواند پرتودرمانی را ایمن تر و مؤثرتر کند و به طور بالقوه شدت عوارض جانبی را کاهش دهد. با این حال، اندازه گیری دوز تحویلی و جذب شده در طول پرتودرمانی تومورهای گوارشی، کار دشواری است.

دزیمتر جدید، شرح داده شده در مهندسی پزشکی بیولوژیکی, می تواند این را تغییر دهد کپسول 18 در 7 میلی متری حاوی یک فیبر نوری انعطاف پذیر است که با نانوسوزنتیلاتورهای پایدار آغشته به لانتانید تعبیه شده است. دستگاه قابل بلعیدن همچنین دارای یک فیلم پلی آنیلین پاسخگو به pH، یک ماژول سیال برای نمونه برداری دینامیک مایع معده، سنسورهای دز و pH، یک میکروکنترلر داخلی و یک باتری اکسید نقره برای تغذیه کپسول است.

اولین نویسندگان Bo Hou و Luying Yi از دانشگاه ملی سنگاپور و همکارانش توضیح می‌دهند که نانوسوزنتیلاتورها در حضور پرتوهای اشعه ایکس، نورتابی رادیویی تولید می‌کنند که از طریق انعکاس کامل داخلی به انتهای فیبر منتشر می‌شود. سنسور دوز این سیگنال نوری را برای تعیین تشعشع ارسال شده به ناحیه مورد نظر اندازه گیری می کند.

این کپسول علاوه بر دزیمتری اشعه ایکس، تغییرات فیزیولوژیکی pH و دما را در طول درمان اندازه گیری می کند. فیلم پلی آلینین با توجه به pH مایع معده در ماژول مایع تغییر رنگ می دهد. سپس pH توسط نسبت کنتراست رنگ سنسور pH اندازه گیری می شود که نور را پس از عبور از فیلم تجزیه و تحلیل می کند. علاوه بر این، درخشش پس از تابش نانوسوزن‌کننده‌ها می‌تواند به‌عنوان یک منبع نوری خودپایدار برای نظارت مداوم تغییرات pH دینامیکی برای چندین ساعت بدون نیاز به تحریک خارجی استفاده شود. محققان خاطرنشان می کنند که این قابلیت هنوز با کپسول های pH موجود در دسترس نیست.

سیگنال های فوتوالکتریک از دو سنسور توسط یک مدار تشخیص یکپارچه پردازش می شوند که به صورت بی سیم اطلاعات را به یک برنامه تلفن همراه منتقل می کند. پس از فعال شدن، برنامه می تواند داده ها را از کپسول در زمان واقعی از طریق انتقال بلوتوث دریافت کند. داده هایی مانند دوز تابش جذب شده و دما و pH بافت ها را می توان به صورت گرافیکی نمایش داد، به صورت محلی ذخیره کرد یا برای ذخیره سازی دائمی و انتشار داده ها در سرورهای ابری بارگذاری کرد.

مقدم بر در داخل بدن در آزمایش، محققان پاسخ دوز نانوسوزن‌کننده‌ها را ارزیابی کردند. آنها از یک مدل رگرسیون مبتنی بر شبکه عصبی برای تخمین دوز تابش از داده های رادیولومینسانس، پس درخشش و دما استفاده کردند. آنها این مدل را با استفاده از بیش از 3000 نقطه داده ثبت شده در هنگام قرار دادن کپسول در معرض اشعه ایکس با نرخ دوز 1 تا 16.68 میلی گی در دقیقه و دمای 32 تا 46 درجه سانتیگراد توسعه دادند.

این تیم دریافت که هر دو شدت رادیولومینسانس و پس‌تابش مستقیماً با تغییرات دوز متناسب هستند، که نشان می‌دهد که ترکیب این دو به تخمین دقیق‌تری از دوز جذب شده منجر می‌شود.

سپس، محققان عملکرد دزیمتر را در سه خرگوش بالغ بیهوش شده تایید کردند. پس از قرار دادن یک کپسول در معده هر حیوان، آنها سی تی اسکن را برای شناسایی موقعیت و زاویه دقیق کپسول انجام دادند. آنها سپس هر حیوان را چندین بار در یک دوره زمانی 10 ساعته با استفاده از سرعت دوز اشعه ایکس پیشرونده تحت تابش قرار دادند.

این تیم گزارش می‌دهد: «دزیمتر بی‌سیم ما به‌دقت دوز تشعشع در معده و همچنین تغییرات جزئی pH و دما را در زمان واقعی تعیین می‌کند». کپسول وارد شده در حفره گوارشی قادر به تشخیص سریع تغییرات pH و دما در نزدیکی اندام های تحت تابش بود.

کپسول کوچک قابل بلعیدن به درمان اختلالات گوارشی کمک می کند

قبل از اینکه کپسول دزیمتر بتواند آزمایش بالینی شود، باید یک سیستم موقعیت یابی ایجاد شود تا پس از بلعیده شدن، آن را در محل مورد نظر قرار داده و لنگر بزند. کالیبراسیون بهتر و دقیق‌تر تبدیل سیگنال نوری به دوز جذبی نیز قبل از ارزیابی بالینی مورد نیاز است.

پتانسیل دزیمتر جدید فراتر از کاربردهای دستگاه گوارش است. محققان استفاده از آن را برای نظارت بر دوز براکی تراپی سرطان پروستات، به عنوان مثال، با استفاده از یک کپسول لنگر در رکتوم پیش بینی می کنند. در صورتی که بتوان یک کپسول با اندازه کوچکتر را در حفره بینی فوقانی قرار داد، اندازه گیری زمان واقعی دوز جذب شده در تومورهای نازوفارنکس یا مغز نیز ممکن است امکان پذیر باشد.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• ضرب کردن آینده با آدرین اشلی. دسترسی به اینجا.
• خرید و فروش سهام در شرکت های PRE-IPO با PREIPO®. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/