निगलने योग्य एक्स-रे डोसिमीटर वास्तविक समय में रेडियोथेरेपी की निगरानी करता है - भौतिकी विश्व

निगलने योग्य एक्स-रे डोसिमीटर वास्तविक समय में रेडियोथेरेपी की निगरानी करता है - भौतिकी विश्व

समय टिकट: 24 मई, 2023 4:50 पूर्वाह्न

एनयूएस से ज़ियाओगांग लियू और बो होउ
खुराक ट्रैकर सिंगापुर के नेशनल यूनिवर्सिटी से ज़ियाओगांग लियू (बाएं) और बो होउ उस टीम के प्रमुख सदस्य हैं जिसने उपन्यास कैप्सूल एक्स-रे डोसीमीटर विकसित किया है। (सौजन्य: नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ़ सिंगापुर)

सिंगापुर और चीन के शोधकर्ताओं ने एक बड़े गोली कैप्सूल के आकार का एक निगलने योग्य एक्स-रे डोसीमीटर विकसित किया है जो वास्तविक समय में गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल रेडियोथेरेपी की निगरानी कर सकता है। विकिरणित खरगोशों पर प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट परीक्षणों में, उनका प्रोटोटाइप वितरित खुराक की निगरानी के लिए मौजूदा मानक उपायों की तुलना में लगभग पांच गुना अधिक सटीक साबित हुआ।

उपचार के दौरान वास्तविक समय में रेडियोथेरेपी की सटीक निगरानी करने की क्षमता के मूल्यांकन की अनुमति होगी साइट पर पेट, यकृत, गुर्दे और रीढ़ की हड्डी जैसे खुराक-सीमित अंगों में अवशोषित विकिरण खुराक। यह विकिरण उपचार को सुरक्षित और अधिक प्रभावी बना सकता है, संभावित रूप से दुष्प्रभावों की गंभीरता को कम कर सकता है। हालाँकि, गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्यूमर की रेडियोथेरेपी के दौरान वितरित और अवशोषित खुराक को मापना एक कठिन काम है।

नया डोसीमीटर, में वर्णित है प्रकृति बायोमेडिकल इंजीनियरिंग, इसे बदल सकता है. 18 x 7 मिमी कैप्सूल में लैंथेनाइड-डोप्ड लगातार नैनोसिंटिलेटर्स के साथ एम्बेडेड एक लचीला ऑप्टिकल फाइबर होता है। निगलने योग्य उपकरण में एक पीएच-उत्तरदायी पॉलीएनिलिन फिल्म, गतिशील गैस्ट्रिक द्रव नमूने के लिए एक तरल मॉड्यूल, खुराक और पीएच सेंसर, एक ऑनबोर्ड माइक्रोकंट्रोलर और कैप्सूल को पावर देने के लिए एक सिल्वर ऑक्साइड बैटरी भी शामिल है।

कैप्सूल डोसीमीटर के भीतर घटक
भीतर देखो कैप्सूल डोसीमीटर के भीतर घटक। (शिष्टाचार: प्रकृति बायोमेडिकल इंजीनियरिंग 2023)

के पहले लेखक बो होउ और लुयिंग यी सिंगापुर के राष्ट्रीय विश्वविद्यालय और सह-शोधकर्ता बताते हैं कि नैनोसिंटिलेटर एक्स-रे विकिरण की उपस्थिति में रेडियोल्यूमिनसेंस उत्पन्न करते हैं, जो कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से फाइबर के सिरों तक फैलता है। खुराक सेंसर लक्षित क्षेत्र में वितरित विकिरण को निर्धारित करने के लिए इस प्रकाश संकेत को मापता है।

एक्स-रे डोसिमेट्री के साथ-साथ, कैप्सूल उपचार के दौरान पीएच और तापमान में होने वाले शारीरिक परिवर्तनों को भी मापता है। पॉलीएलिनिन फिल्म द्रव मॉड्यूल में गैस्ट्रिक द्रव के पीएच के अनुसार रंग बदलती है; पीएच को फिर पीएच सेंसर के रंग कंट्रास्ट अनुपात द्वारा मापा जाता है, जो फिल्म से गुजरने के बाद प्रकाश का विश्लेषण करता है। इसके अतिरिक्त, विकिरण के बाद नैनोसिंटिलेटर्स की चमक को बाहरी उत्तेजना की आवश्यकता के बिना कई घंटों तक गतिशील पीएच परिवर्तनों की लगातार निगरानी करने के लिए एक आत्मनिर्भर प्रकाश स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह क्षमता अभी तक मौजूदा पीएच कैप्सूल के साथ उपलब्ध नहीं है।

दो सेंसरों से फोटोइलेक्ट्रिक संकेतों को एक एकीकृत डिटेक्शन सर्किट द्वारा संसाधित किया जाता है जो वायरलेस तरीके से मोबाइल फोन ऐप पर जानकारी प्रसारित करता है। एक बार सक्रिय होने पर, ऐप ब्लूटूथ ट्रांसमिशन के माध्यम से वास्तविक समय में कैप्सूल से डेटा प्राप्त कर सकता है। अवशोषित विकिरण खुराक, और ऊतकों का तापमान और पीएच जैसे डेटा को ग्राफिक रूप से प्रदर्शित किया जा सकता है, स्थानीय रूप से संग्रहीत किया जा सकता है या स्थायी भंडारण और डेटा प्रसार के लिए क्लाउड सर्वर पर अपलोड किया जा सकता है।

से पहले vivo में परीक्षण में, शोधकर्ताओं ने नैनोसिंटिलेटर्स की खुराक प्रतिक्रिया का आकलन किया। उन्होंने रेडियोल्यूमिनसेंस, आफ्टरग्लो और तापमान डेटा से विकिरण खुराक का अनुमान लगाने के लिए एक तंत्रिका नेटवर्क-आधारित प्रतिगमन मॉडल का उपयोग किया। उन्होंने 3000 से 1 mGy/मिनट की खुराक दर और 16.68 से 32℃ के तापमान पर कैप्सूल को एक्स-रे में उजागर करते समय रिकॉर्ड किए गए 46 से अधिक डेटा बिंदुओं का उपयोग करके मॉडल विकसित किया।

टीम ने पाया कि रेडियोल्यूमिनसेंस और आफ्टरग्लो तीव्रता दोनों खुराक भिन्नता के लिए सीधे आनुपातिक हैं, यह सुझाव देते हुए कि दोनों के संयोजन से अवशोषित खुराक का अधिक सटीक अनुमान लगाया जा सकेगा।

इसके बाद, शोधकर्ताओं ने तीन संवेदनाहारी वयस्क खरगोशों में डोसीमीटर के प्रदर्शन को मान्य किया। प्रत्येक जानवर के पेट में एक कैप्सूल को शल्य चिकित्सा द्वारा डालने के बाद, उन्होंने कैप्सूल की सटीक स्थिति और कोण की पहचान करने के लिए सीटी स्कैन किया। फिर उन्होंने प्रगतिशील एक्स-रे खुराक दर का उपयोग करके 10 घंटे की समयावधि में प्रत्येक जानवर को कई बार विकिरणित किया।

टीम की रिपोर्ट है, "हमारे वायरलेस डोसीमीटर ने वास्तविक समय में पेट में विकिरण की खुराक, साथ ही पीएच और तापमान में सूक्ष्म परिवर्तन को सटीक रूप से निर्धारित किया।" "गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल गुहा में डाला गया कैप्सूल विकिरणित अंगों के पास पीएच और तापमान में परिवर्तन का तेजी से पता लगाने में सक्षम था।"

इससे पहले कि डोसीमीटर कैप्सूल का चिकित्सकीय परीक्षण किया जा सके, निगलने के बाद इसे लक्ष्य स्थल पर रखने और लंगर डालने के लिए एक पोजिशनिंग सिस्टम विकसित करने की आवश्यकता होती है। नैदानिक ​​​​मूल्यांकन से पहले ऑप्टिकल सिग्नल से अवशोषित खुराक में रूपांतरण का बेहतर और अधिक सटीक अंशांकन भी आवश्यक है।

नए डोसीमीटर की क्षमता गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल अनुप्रयोगों से परे फैली हुई है। शोधकर्ता प्रोस्टेट कैंसर ब्रैकीथेरेपी की खुराक की निगरानी के लिए इसके उपयोग की कल्पना करते हैं, उदाहरण के लिए, मलाशय में रखे कैप्सूल का उपयोग करना। यदि एक छोटे आकार के कैप्सूल को ऊपरी नाक गुहा में रखा जा सकता है, तो नासॉफिरिन्जियल या मस्तिष्क ट्यूमर में अवशोषित खुराक का वास्तविक समय माप भी संभव हो सकता है।

समय टिकट:

से अधिक भौतिकी की दुनिया