飲み込み型 X 線線量計が放射線治療をリアルタイムで監視 – Physics World

シンガポールと中国の研究者らは、リアルタイムで消化管放射線療法をモニタリングできる、大きな錠剤カプセルほどの大きさの飲み込み型X線線量計を開発した。 放射線照射を受けたウサギを使った概念実証テストで、そのプロトタイプは照射線量をモニタリングするための現在の標準的な測定値よりも約 XNUMX 倍正確であることが証明されました。

治療中に放射線治療をリアルタイムで正確に監視できるため、放射線治療の評価が可能になります。 現場の 胃、肝臓、腎臓、脊髄などの線量制限臓器で吸収される放射線量。 これにより、放射線治療がより安全かつ効果的になり、副作用の重症度が軽減される可能性があります。 しかし、消化管腫瘍の放射線療法中に送達線量と吸収線量を測定するのは困難な作業です。

新しい線量計については、 ネイチャーバイオメディカルエンジニアリング, これを変えることができるかもしれない。 18 x 7 mm のカプセルには、ランタニドをドープした持続性ナノシンチレーターが埋め込まれた柔軟な光ファイバーが含まれています。 この摂取可能なデバイスには、pH 応答性ポリアニリン フィルム、動的胃液サンプリング用の流体モジュール、用量および pH センサー、オンボード マイクロコントローラー、およびカプセルに電力を供給する酸化銀電池も組み込まれています。

筆頭著者のボー・ホウとルーイン・イーは、 シンガポール大学 そして共同研究者らは、ナノシンチレーターはX線放射の存在下で放射発光を生成し、それが内部全反射を介してファイバーの端まで伝播すると説明している。 線量センサーはこの光信号を測定し、対象領域に照射される放射線量を決定します。

X 線線量測定だけでなく、カプセルは治療中の pH と温度の生理学的変化も測定します。 ポリアリニン フィルムは、流体モジュール内の胃液の pH に応じて色が変化します。 次に、pH センサーの色のコントラスト比によって pH が測定され、光がフィルムを通過した後に光が分析されます。 さらに、照射後のナノシンチレーターの残光を自立型光源として使用して、外部励起を必要とせずに動的な pH 変化を数時間継続的に監視することができます。 研究者らは、この機能は既存の pH カプセルではまだ利用できないと指摘しています。

XNUMX つのセンサーからの光電信号は、携帯電話アプリに情報をワイヤレスで送信する統合検出回路によって処理されます。 起動すると、アプリは Bluetooth 送信を介してカプセルからリアルタイムでデータを受信できます。 吸収された放射線量、組織の温度やpHなどのデータは、グラフィカルに表示したり、ローカルに保存したり、クラウドサーバーにアップロードして永続的に保存したりデータを配布したりすることができます。

に先立ち インビボの テストでは、研究者らはナノシンチレーターの線量反応を評価した。 彼らは、ニューラル ネットワーク ベースの回帰モデルを使用して、放射発光、残光、温度データから放射線量を推定しました。 彼らは、3000～1 mGy/分の線量率および16.68～32℃の温度でカプセルをX線に曝露しながら記録された46を超えるデータポイントを使用してモデルを開発しました。

研究チームは、放射性発光と残光強度の両方が線量変化に正比例することを発見し、このXNUMXつを組み合わせることで吸収線量をより正確に推定できることを示唆した。

次に研究者らは、麻酔をかけた成ウサギ 10 匹で線量計の性能を検証しました。 各動物の胃にカプセルを外科的に挿入した後、CT スキャンを実行してカプセルの正確な位置と角度を特定しました。 次に、漸進的な X 線線量率を使用して、XNUMX 時間にわたって各動物に複数回放射線を照射しました。

「私たちの無線線量計は、胃内の放射線量、pHや温度の微細な変化をリアルタイムで正確に測定しました」と研究チームは報告している。 「胃腸腔に挿入されたカプセルは、照射を受けた臓器付近の pH と温度の変化を迅速に検出できました。」

消化器疾患の治療に役立つ小さな摂取可能なカプセル

線量計カプセルを臨床試験する前に、飲み込んだ後に標的部位に配置して固定するための位置決めシステムを開発する必要があります。 臨床評価の前に、光信号から吸収線量への変換をより適切かつ正確に校正することも必要です。

新しい線量計の可能性は、胃腸用途を超えて広がります。 研究者らは、たとえば直腸に固定されたカプセルを使用して、前立腺がん小線源療法の線量モニタリングに使用することを想定している。 より小さいサイズのカプセルを上部鼻腔に配置できれば、鼻咽頭腫瘍または脳腫瘍の吸収線量のリアルタイム測定も可能になる可能性があります。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/