Pogoltni rentgenski dozimeter spremlja radioterapijo v realnem času – Physics World

Raziskovalci iz Singapurja in Kitajske so razvili rentgenski dozimeter, ki ga je mogoče pogoltniti in je velik kot velika kapsula tablete, ki lahko spremlja radioterapijo prebavil v realnem času. V testih za dokaz koncepta na obsevanih kuncih se je njihov prototip izkazal za približno petkrat bolj natančen od trenutnih standardnih ukrepov za spremljanje dostavljene doze.

Zmožnost natančnega spremljanja radioterapije v realnem času med zdravljenjem bi omogočila oceno situ absorbirana doza sevanja v organih, ki omejujejo dozo, kot so želodec, jetra, ledvice in hrbtenjača. To bi lahko naredilo zdravljenje z obsevanjem varnejše in učinkovitejše, kar bi lahko zmanjšalo resnost neželenih učinkov. Vendar pa je merjenje oddane in absorbirane doze med obsevanjem tumorjev prebavil težka naloga.

Novi dozimeter, opisan v Narava biomedicinski inženiring, lahko to spremeni. Kapsula 18 x 7 mm vsebuje prožno optično vlakno, v katerega so vdelani obstojni nanoscintilatorji, dopirani z lantanidi. Naprava za zaužitje vključuje tudi polianilinski film, ki se odziva na pH, fluidni modul za dinamično vzorčenje želodčne tekočine, senzorje za odmerjanje in pH, vgrajen mikrokrmilnik in baterijo s srebrovim oksidom za napajanje kapsule.

Prva avtorja Bo Hou in Luying Yi iz Nacionalna univerza v Singapurju in so-raziskovalci pojasnjujejo, da nanoscintilatorji ustvarjajo radioluminiscenco v prisotnosti rentgenskega sevanja, ki se širi do koncev vlakna s popolnim notranjim odbojem. Senzor odmerka meri ta svetlobni signal, da določi sevanje, dovedeno na ciljno območje.

Poleg rentgenske dozimetrije kapsula meri tudi fiziološke spremembe pH in temperature med zdravljenjem. Polialininska folija spreminja barvo glede na pH želodčne tekočine v fluidnem modulu; pH se nato izmeri z barvnim kontrastnim razmerjem senzorja pH, ki analizira svetlobo, ko ta preide skozi film. Poleg tega se lahko naknadni sij nanoscintilatorjev po obsevanju uporabi kot samovzdrževalni vir svetlobe za neprekinjeno spremljanje dinamičnih sprememb pH več ur brez potrebe po zunanjem vzbujanju. Raziskovalci poudarjajo, da ta zmogljivost še ni na voljo pri obstoječih pH kapsulah.

Fotoelektrične signale iz obeh senzorjev obdeluje integrirano zaznavno vezje, ki brezžično prenaša informacije v aplikacijo mobilnega telefona. Ko je aktivirana, lahko aplikacija prejema podatke iz kapsule v realnem času prek prenosa Bluetooth. Podatke, kot so absorbirana doza sevanja ter temperatura in pH tkiv, je mogoče prikazati grafično, shraniti lokalno ali naložiti v strežnike v oblaku za trajno shranjevanje in razširjanje podatkov.

Pred vivo pri testiranju so raziskovalci ocenili odziv na odmerek nanoscintilatorjev. Uporabili so regresijski model, ki temelji na nevronski mreži, da bi ocenili dozo sevanja iz podatkov o radioluminiscenci, naknadnem siju in temperaturi. Model so razvili z uporabo več kot 3000 podatkovnih točk, posnetih med izpostavljanjem kapsule rentgenskim žarkom pri hitrostih odmerka od 1 do 16.68 mGy/min in temperaturah od 32 do 46 ℃.

Skupina je ugotovila, da sta intenzivnost radioluminiscence in naknadnega sijaja neposredno sorazmerna z variacijami odmerka, kar kaže, da bo združevanje obeh vodilo do natančnejših ocen absorbirane doze.

Nato so raziskovalci potrdili delovanje dozimetra pri treh anesteziranih odraslih zajcih. Po kirurški vstavitvi kapsule v želodec vsake živali so opravili CT skeniranje, da bi ugotovili natančen položaj in kot kapsule. Nato so vsako žival večkrat obsevali v časovnem obdobju 10 ur z uporabo progresivne hitrosti doze rentgenskih žarkov.

»Naš brezžični dozimeter je v realnem času natančno določil odmerek sevanja v želodcu ter najmanjše spremembe pH in temperature,« poroča ekipa. "Kapsula, vstavljena v gastrointestinalno votlino, je lahko hitro zaznala spremembe pH in temperature v bližini obsevanih organov."

Majhna zaužitna kapsula pomaga pri zdravljenju prebavnih motenj

Preden lahko dozimetrsko kapsulo klinično testiramo, je treba razviti sistem za pozicioniranje, da jo po zaužitju postavimo in zasidramo na ciljno mesto. Pred klinično oceno je potrebna tudi boljša in natančnejša kalibracija pretvorbe optičnega signala v absorbirano dozo.

Potencial novega dozimetra presega aplikacije v prebavilih. Raziskovalci predvidevajo njegovo uporabo za spremljanje odmerka brahiterapije raka prostate, na primer z uporabo kapsule, zasidrane v danki. Meritve absorbirane doze v nazofaringealnem ali možganskem tumorju v realnem času so prav tako izvedljive, če lahko v zgornjo nosno votlino namestimo manjšo kapsulo.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoAiStream. Podatkovna inteligenca Web3. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• Kovanje prihodnosti z Adryenn Ashley. Dostopite tukaj.
• Kupujte in prodajajte delnice podjetij pred IPO s PREIPO®. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/