Dosimeter sinar-X yang dapat ditelan memonitor radioterapi secara real time – Physics World

Para peneliti dari Singapura dan Tiongkok telah mengembangkan dosimeter sinar-X yang dapat ditelan seukuran kapsul pil besar yang dapat memantau radioterapi gastrointestinal secara real time. Dalam uji pembuktian konsep pada kelinci yang diiradiasi, prototipe mereka terbukti sekitar lima kali lebih akurat dibandingkan ukuran standar saat ini untuk memantau dosis yang diberikan.

Kemampuan untuk memantau radioterapi secara tepat dan real-time selama pengobatan akan memungkinkan evaluasi di tempat dosis radiasi yang diserap pada organ pembatas dosis seperti lambung, hati, ginjal, dan sumsum tulang belakang. Hal ini dapat membuat pengobatan radiasi lebih aman dan efektif, sehingga berpotensi mengurangi keparahan efek samping. Namun, mengukur dosis yang diberikan dan diserap selama radioterapi tumor gastrointestinal adalah tugas yang sulit.

Dosimeter baru, dijelaskan dalam Teknik Biomedis Alam, bisa mengubah ini. Kapsul berukuran 18 x 7 mm berisi serat optik fleksibel yang tertanam dengan nanoscintillator persisten yang didoping lantanida. Perangkat yang dapat dicerna ini juga dilengkapi film polianilin yang responsif terhadap pH, modul fluida untuk pengambilan sampel cairan lambung dinamis, sensor dosis dan pH, mikrokontroler terpasang, dan baterai oksida perak untuk memberi daya pada kapsul.

Penulis pertama Bo Hou dan Luying Yi dari National University of Singapore dan rekan peneliti menjelaskan bahwa nanoscintillator menghasilkan radioluminesensi dengan adanya radiasi sinar-X, yang merambat ke ujung serat melalui refleksi internal total. Sensor dosis mengukur sinyal cahaya ini untuk menentukan radiasi yang dikirimkan ke area target.

Selain dosimetri sinar-X, kapsul ini juga mengukur perubahan fisiologis pada pH dan suhu selama perawatan. Film polialinin berubah warna sesuai dengan pH cairan lambung dalam modul fluida; pH kemudian diukur dengan rasio kontras warna dari sensor pH, yang menganalisis cahaya setelah melewati film. Selain itu, sisa-sisa nanoscintillator setelah iradiasi dapat digunakan sebagai sumber cahaya mandiri untuk terus memantau perubahan pH dinamis selama beberapa jam tanpa memerlukan eksitasi eksternal. Para peneliti menunjukkan bahwa kemampuan ini belum tersedia pada kapsul pH yang ada.

Sinyal fotolistrik dari kedua sensor diproses oleh sirkuit deteksi terintegrasi yang mengirimkan informasi secara nirkabel ke aplikasi ponsel. Setelah diaktifkan, aplikasi dapat menerima data dari kapsul secara real time melalui transmisi Bluetooth. Data seperti dosis radiasi yang diserap, serta suhu dan pH jaringan, dapat ditampilkan secara grafis, disimpan secara lokal, atau diunggah ke server cloud untuk penyimpanan permanen dan penyebaran data.

Sebelum in vivo pengujian, para peneliti menilai respons dosis nanoscintillator. Mereka menggunakan model regresi berbasis jaringan saraf untuk memperkirakan dosis radiasi dari data radioluminesensi, pijaran cahaya, dan suhu. Mereka mengembangkan model menggunakan lebih dari 3000 titik data yang direkam saat kapsul disinari dengan sinar-X dengan laju dosis 1 hingga 16.68 mGy/menit, dan suhu 32 hingga 46℃.

Tim menemukan bahwa intensitas radioluminesensi dan pijaran berbanding lurus dengan variasi dosis, menunjukkan bahwa menggabungkan keduanya akan menghasilkan perkiraan dosis serapan yang lebih tepat.

Selanjutnya, para peneliti memvalidasi kinerja dosimeter pada tiga kelinci dewasa yang dianestesi. Setelah memasukkan kapsul secara bedah ke dalam perut masing-masing hewan, mereka melakukan CT scan untuk mengidentifikasi posisi dan sudut kapsul yang tepat. Mereka kemudian menyinari setiap hewan beberapa kali selama jangka waktu 10 jam menggunakan laju dosis sinar-X progresif.

“Dosimeter nirkabel kami secara akurat menentukan dosis radiasi di perut, serta perubahan kecil pada pH dan suhu, secara real time,” tim melaporkan. “Kapsul yang dimasukkan ke dalam rongga gastrointestinal mampu dengan cepat mendeteksi perubahan pH dan suhu di dekat organ yang diiradiasi.”

Kapsul kecil yang dapat dimakan membantu mengobati gangguan pencernaan

Sebelum kapsul dosimeter dapat diuji secara klinis, sistem penentuan posisi perlu dikembangkan untuk menempatkan dan menjangkarkannya di lokasi target setelah ditelan. Kalibrasi konversi sinyal optik menjadi dosis serap yang lebih baik dan akurat juga diperlukan sebelum evaluasi klinis.

Potensi dosimeter baru ini melampaui aplikasi gastrointestinal. Para peneliti membayangkan penggunaannya untuk pemantauan dosis brachytherapy kanker prostat, misalnya, menggunakan kapsul yang ditancapkan di rektum. Pengukuran dosis serap secara real-time pada tumor nasofaring atau otak juga dapat dilakukan jika kapsul berukuran lebih kecil dapat ditempatkan di rongga hidung bagian atas.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/