Dosímetro de raios X deglutível monitora radioterapia em tempo real – Physics World

Pesquisadores de Cingapura e da China desenvolveram um dosímetro de raios-X que pode ser engolido, do tamanho de uma grande cápsula de pílula, que pode monitorar a radioterapia gastrointestinal em tempo real. Em testes de prova de conceito em coelhos irradiados, seu protótipo provou ser aproximadamente cinco vezes mais preciso do que as medidas padrão atuais para monitorar a dose administrada.

A capacidade de monitorar com precisão a radioterapia em tempo real durante o tratamento permitiria a avaliação da no local dose de radiação absorvida em órgãos limitadores de dose, como estômago, fígado, rins e medula espinhal. Isso pode tornar os tratamentos de radiação mais seguros e eficazes, reduzindo potencialmente a gravidade dos efeitos colaterais. Medir a dose entregue e absorvida durante a radioterapia de tumores gastrointestinais, no entanto, é uma tarefa difícil.

O novo dosímetro, descrito em Engenharia Biomédica da Natureza, poderia mudar isso. A cápsula de 18 x 7 mm contém uma fibra óptica flexível incorporada com nanocintiladores persistentes dopados com lantanídeos. O dispositivo ingerível também incorpora um filme de polianilina sensível ao pH, um módulo fluídico para amostragem dinâmica de fluido gástrico, sensores de dose e pH, um microcontrolador integrado e uma bateria de óxido de prata para alimentar a cápsula.

Os primeiros autores Bo Hou e Luying Yi do National University of Singapore e co-pesquisadores explicam que os nanocintiladores geram radioluminescência na presença de radiação de raios-X, que se propaga até as extremidades da fibra por reflexão interna total. O sensor de dose mede este sinal de luz para determinar a radiação entregue à área alvo.

Além da dosimetria de raios X, a cápsula também mede as mudanças fisiológicas no pH e na temperatura durante o tratamento. O filme de polialinina muda de cor de acordo com o pH do fluido gástrico no módulo fluídico; o pH é então medido pela taxa de contraste de cor do sensor de pH, que analisa a luz depois que ela passa pelo filme. Além disso, o brilho residual dos nanocintiladores após a irradiação pode ser usado como uma fonte de luz autossustentável para monitorar continuamente as mudanças dinâmicas de pH por várias horas sem a necessidade de excitação externa. Os pesquisadores apontam que esse recurso ainda não está disponível nas cápsulas de pH existentes.

Os sinais fotoelétricos dos dois sensores são processados ​​por um circuito de detecção integrado que transmite informações sem fio para um aplicativo de celular. Uma vez ativado, o aplicativo pode receber dados da cápsula em tempo real via transmissão Bluetooth. Dados como a dose de radiação absorvida e a temperatura e pH dos tecidos podem ser exibidos graficamente, armazenados localmente ou carregados em servidores em nuvem para armazenamento permanente e disseminação de dados.

Antes de in vivo No teste, os pesquisadores avaliaram a resposta à dose dos nanocintiladores. Eles usaram um modelo de regressão baseado em rede neural para estimar a dose de radiação a partir dos dados de radioluminescência, arrebol e temperatura. Eles desenvolveram o modelo usando mais de 3000 pontos de dados registrados enquanto expunham a cápsula a raios-X em taxas de dosagem de 1 a 16.68 mGy/min e temperaturas de 32 a 46 ℃.

A equipe descobriu que as intensidades de radioluminescência e pós-luminescência são diretamente proporcionais às variações de dose, sugerindo que a combinação das duas levará a estimativas mais precisas da dose absorvida.

Em seguida, os pesquisadores validaram o desempenho do dosímetro em três coelhos adultos anestesiados. Após a inserção cirúrgica de uma cápsula no estômago de cada animal, eles realizaram tomografias computadorizadas para identificar a posição e o ângulo precisos da cápsula. Eles então irradiaram cada animal várias vezes durante um período de 10 horas usando uma taxa de dose progressiva de raios-X.

“Nosso dosímetro sem fio determinou com precisão a dose de radiação no estômago, bem como mudanças mínimas de pH e temperatura, em tempo real”, relata a equipe. “A cápsula inserida na cavidade gastrointestinal foi capaz de detectar rapidamente mudanças de pH e temperatura perto de órgãos irradiados.”

Cápsula ingerível minúscula ajuda a tratar distúrbios gastrointestinais

Antes que a cápsula do dosímetro possa ser testada clinicamente, um sistema de posicionamento precisa ser desenvolvido para colocá-la e ancorá-la no local alvo após ser engolida. Uma calibração melhor e mais precisa da conversão do sinal óptico em dose absorvida também é necessária antes da avaliação clínica.

O potencial do novo dosímetro vai além das aplicações gastrointestinais. Os pesquisadores prevêem seu uso para monitoramento de dose de braquiterapia de câncer de próstata, por exemplo, usando uma cápsula ancorada no reto. Medições em tempo real da dose absorvida em tumores nasofaríngeos ou cerebrais também podem ser viáveis ​​se uma cápsula de tamanho menor puder ser colocada na cavidade nasal superior.

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