מד דוסימטר קרני רנטגן לבליעה מנטר טיפולי הקרנות בזמן אמת - עולם הפיזיקה

חוקרים מסינגפור וסין פיתחו דוסימטר בקרני רנטגן לבליעה בגודל של כמוסת גלולות גדולה שיכולה לנטר את הקרנות במערכת העיכול בזמן אמת. במבחני הוכחת מושג על ארנבות מוקרנות, אב הטיפוס שלהם הוכיח את הדיוק בערך פי חמישה מהמדדים הסטנדרטיים הנוכחיים לניטור המינון הנמסר.

היכולת לנטר במדויק את הקרנות בזמן אמת במהלך הטיפול תאפשר הערכה של באתרו מינון קרינה נספג באיברים מגבילי מינון כגון קיבה, כבד, כליות וחוט השדרה. זה יכול להפוך את טיפולי ההקרנות לבטוחים יותר ויעילים יותר, ועלול להפחית את חומרת תופעות הלוואי. עם זאת, מדידת המינון הנמסר והנספג במהלך הקרנות של גידולים במערכת העיכול היא משימה קשה.

מד המינון החדש, המתואר ב הנדסה ביו רפואית, יכול לשנות את זה. הקפסולה בגודל 18 על 7 מ"מ מכילה סיב אופטי גמיש המוטבע בננו-מצינטרים מתמשכים מסוממים ב-lanthanide. המכשיר הניתן לבליעה משלב גם סרט פוליאנילין המגיב ל-pH, מודול נוזלי לדגימת נוזל קיבה דינמית, חיישני מינון ו-pH, מיקרו-בקר מובנה וסוללת תחמוצת כסף כדי להפעיל את הקפסולה.

המחברים הראשונים Bo Hou ו-Luying Yi מה- האוניברסיטה הלאומית של סינגפור וחוקרים משותפים מסבירים שהננו-מצינטרים מייצרים רדיו-אורניזנטיות בנוכחות קרינת רנטגן, המתפשטת לקצוות הסיב באמצעות השתקפות פנימית מוחלטת. חיישן המינון מודד את אות האור הזה כדי לקבוע את הקרינה המועברת לאזור היעד.

בנוסף לדוסימטריית רנטגן, הקפסולה מודדת גם שינויים פיזיולוגיים ב-pH ובטמפרטורה במהלך הטיפול. סרט הפוליאלינין משנה את צבעו בהתאם ל-pH של נוזל הקיבה במודול הנזיל; לאחר מכן ה-pH נמדד על ידי יחס ניגודיות הצבע של חיישן ה-pH, המנתח אור לאחר שהוא עובר דרך הסרט. בנוסף, הזוהר האחורי של הננו-מצינטילטורים לאחר הקרנה יכול לשמש כמקור אור המקיים את עצמו לניטור רציף של שינויי pH דינמיים במשך מספר שעות ללא צורך בעירור חיצוני. החוקרים מציינים כי יכולת זו אינה זמינה עדיין עם קפסולות pH קיימות.

האותות הפוטואלקטריים משני החיישנים מעובדים על ידי מעגל זיהוי משולב המשדר מידע באופן אלחוטי לאפליקציית טלפון נייד. לאחר ההפעלה, האפליקציה יכולה לקבל נתונים מהקפסולה בזמן אמת באמצעות שידור בלוטות'. נתונים כגון מנת הקרינה הנספגת, והטמפרטורה וה-pH של הרקמות, יכולים להיות מוצגים בצורה גרפית, לאחסן מקומית או להעלות לשרתי ענן לאחסון קבוע והפצת נתונים.

קודם ל in vivo בבדיקה, החוקרים העריכו את תגובת המינון של הננו-מצינטילטורים. הם השתמשו במודל רגרסיה מבוסס רשת עצבית כדי להעריך את מינון הקרינה מנתוני הרדיו-אורניזנציה, הזוהר והטמפרטורה. הם פיתחו את המודל תוך שימוש במעל 3000 נקודות נתונים שתועדו תוך כדי חשיפת הקפסולה לקרני רנטגן בקצבי מינון של 1 עד 16.68 mGy/min, וטמפרטורות של 32 עד 46 ℃.

הצוות מצא שגם עוצמות הרדיו-אור וגם עוצמת הזוהר עומדים ביחס ישר לשינויים במינון, מה שמצביע על כך ששילוב של השניים יוביל להערכות מדויקות יותר של המינון הנספג.

לאחר מכן, החוקרים אימתו את ביצועי הדוסימטר בשלושה ארנבות בוגרות מורדמות. לאחר החדרת קפסולה כירורגית לקיבה של כל חיה, הם ביצעו סריקות CT כדי לזהות את המיקום והזווית המדויקים של הקפסולה. לאחר מכן הם הקרינו כל חיה מספר פעמים במהלך פרק זמן של 10 שעות תוך שימוש בקצב מינון מתקדם של קרני רנטגן.

"מד המינון האלחוטי שלנו קבע במדויק את מינון הקרינה בקיבה, כמו גם שינויים זעירים ב-pH ובטמפרטורה, בזמן אמת", מדווח הצוות. "הקפסולה שהוכנסה לחלל מערכת העיכול הייתה מסוגלת לזהות במהירות שינויים ב-pH ובטמפרטורה ליד איברים מוקרנים".

כמוסה זעירה לבליעה מסייעת בטיפול בהפרעות במערכת העיכול

לפני שניתן יהיה לבדוק קלינית את הקפסולה של הדוסימטר, יש לפתח מערכת מיצוב להצבה ועיגון שלה באתר המטרה לאחר הבליעה. יש צורך גם בכיול טוב ומדויק יותר של ההמרה מאות אופטי למינון נספג לפני הערכה קלינית.

הפוטנציאל של הדוסימטר החדש משתרע מעבר ליישומים במערכת העיכול. החוקרים מדמיינים את השימוש בו לניטור מינון של ברכיתרפיה של סרטן הערמונית, למשל, באמצעות קפסולה המעוגנת בפי הטבעת. מדידות בזמן אמת של מינון נספג בגידולי אף-לוע או מוח עשויים להיות אפשריים גם אם ניתן להניח כמוסה בגודל קטן יותר בחלל האף העליון.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/