삼킬 수 있는 X선 선량계는 실시간으로 방사선 치료를 모니터링합니다.

싱가포르와 중국의 연구원들이 위장관 방사선 치료를 실시간으로 모니터링할 수 있는 대형 알약 캡슐 크기의 삼킬 수 있는 X선 선량계를 개발했습니다. 조사된 토끼에 대한 개념 증명 테스트에서 그들의 프로토타입은 전달된 선량을 모니터링하기 위한 현재 표준 측정보다 약 XNUMX배 더 정확한 것으로 입증되었습니다.

치료 중 실시간으로 방사선 치료를 정밀하게 모니터링할 수 있는 능력은 현장 위, 간, 신장 및 척수와 같은 선량 제한 기관에서 흡수된 방사선량. 이것은 방사선 치료를 더 안전하고 효과적으로 만들어 잠재적으로 부작용의 심각성을 줄일 수 있습니다. 그러나 위장관 종양의 방사선 치료 시 전달선량과 흡수선량을 측정하는 것은 어려운 일이다.

에 설명된 새로운 선량계 자연 생체 공학, 이것을 바꿀 수 있습니다. 18 x 7mm 캡슐에는 란타나이드가 도핑된 영구 나노섬광체가 내장된 유연한 광섬유가 포함되어 있습니다. 섭취 가능한 장치는 또한 pH 반응성 폴리아닐린 필름, 동적 위액 샘플링을 위한 유체 모듈, 용량 및 pH 센서, 온보드 마이크로컨트롤러 및 캡슐에 전원을 공급하는 산화은 배터리를 통합합니다.

제XNUMX저자인 Bo Hou와 Luying Yi는 싱가포르 국립 대학교 그리고 공동 연구자들은 나노 섬광체가 내부 전반사를 통해 섬유의 끝으로 전파되는 X선 방사선의 존재 하에서 방사선 발광을 생성한다고 설명합니다. 선량 센서는 이 광 신호를 측정하여 대상 영역에 전달되는 방사선을 결정합니다.

캡슐은 X선 선량 측정뿐만 아니라 치료 중 pH와 온도의 생리적 변화도 측정합니다. 폴리알리닌 필름은 유체 모듈에서 위액의 pH에 ​​따라 색이 변합니다. 그런 다음 pH는 필름을 통과한 후 빛을 분석하는 pH 센서의 색상 명암비로 측정됩니다. 또한, 조사 후 나노 섬광체의 잔광은 외부 여기 없이 몇 시간 동안 동적 pH 변화를 지속적으로 모니터링하는 자립형 광원으로 사용할 수 있습니다. 연구원들은 이 기능이 기존 pH 캡슐로는 아직 사용할 수 없다고 지적합니다.

두 센서의 광전 신호는 정보를 휴대폰 앱에 무선으로 전송하는 통합 감지 회로에 의해 처리됩니다. 앱이 활성화되면 블루투스 전송을 통해 캡슐에서 실시간으로 데이터를 수신할 수 있습니다. 흡수된 방사선량, 조직의 온도 및 pH와 같은 데이터는 그래픽으로 표시하거나 로컬에 저장하거나 영구 저장 및 데이터 보급을 위해 클라우드 서버에 업로드할 수 있습니다.

앞서서 생체내에서 테스트를 통해 연구원들은 나노 섬광체의 용량 반응을 평가했습니다. 그들은 방사선 발광, 잔광 및 온도 데이터로부터 방사선량을 추정하기 위해 신경망 기반 회귀 모델을 사용했습니다. 그들은 캡슐을 3000~1mGy/min의 선량률과 16.68~32℃의 온도에서 X선에 노출하면서 기록된 46개 이상의 데이터 포인트를 사용하여 모델을 개발했습니다.

연구팀은 방사선 발광 강도와 잔광 강도가 모두 선량 변화에 정비례한다는 사실을 발견했으며, 두 가지를 결합하면 흡수 선량을 보다 정확하게 추정할 수 있음을 시사합니다.

다음으로 연구자들은 마취된 성인 토끼 세 마리에서 선량계의 성능을 검증했습니다. 각 동물의 위장에 캡슐을 외과적으로 삽입한 후 CT 스캔을 수행하여 캡슐의 정확한 위치와 각도를 확인했습니다. 그런 다음 점진적인 X 선 선량률을 사용하여 10 시간 동안 각 동물을 여러 번 조사했습니다.

"우리의 무선 선량계는 pH와 온도의 미세한 변화뿐만 아니라 위의 방사선량을 실시간으로 정확하게 결정했습니다."라고 팀은 보고합니다. "위장강에 삽입된 캡슐은 조사된 장기 근처의 pH와 온도 변화를 신속하게 감지할 수 있었습니다."

작은 섭취 가능한 캡슐은 위장 장애 치료에 도움이 됩니다.

선량계 캡슐을 임상적으로 시험하기 전에 캡슐을 삼킨 후 표적 부위에 배치하고 고정하기 위한 위치 확인 시스템을 개발해야 합니다. 광학 신호에서 흡수 선량으로의 변환에 대한 보다 정확하고 정확한 교정도 임상 평가 전에 필요합니다.

새로운 선량계의 잠재력은 위장 응용 프로그램을 넘어 확장됩니다. 연구원들은 예를 들어 직장에 고정된 캡슐을 사용하여 전립선암 근접 치료의 선량 모니터링에 사용하는 것을 구상하고 있습니다. 더 작은 크기의 캡슐을 상부 비강에 배치할 수 있는 경우 비인두 또는 뇌종양에서 흡수선량의 실시간 측정도 가능할 수 있습니다.

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