เครื่องวัดปริมาณรังสีเอกซ์แบบกลืนได้จะตรวจสอบรังสีรักษาแบบเรียลไทม์ – Physics World

นักวิจัยจากสิงคโปร์และจีนได้พัฒนาเครื่องวัดรังสีเอกซ์แบบกลืนได้ซึ่งมีขนาดเท่ากับแคปซูลยาขนาดใหญ่ที่สามารถตรวจสอบการรักษาด้วยรังสีในทางเดินอาหารได้แบบเรียลไทม์ ในการทดสอบการพิสูจน์แนวคิดกับกระต่ายที่ได้รับรังสี ต้นแบบของพวกมันได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความแม่นยำมากกว่าการวัดมาตรฐานปัจจุบันในการติดตามปริมาณรังสีที่ส่งมอบประมาณห้าเท่า

ความสามารถในการติดตามการรักษาด้วยรังสีอย่างแม่นยำแบบเรียลไทม์ระหว่างการรักษาจะช่วยให้สามารถประเมินผลได้ ในแหล่งกำเนิด ปริมาณรังสีที่ดูดซึมในอวัยวะที่จำกัดปริมาณรังสี เช่น กระเพาะอาหาร ตับ ไต และไขสันหลัง สิ่งนี้อาจทำให้การรักษาด้วยรังสีปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งอาจลดความรุนแรงของผลข้างเคียงได้ อย่างไรก็ตาม การวัดปริมาณที่ส่งและดูดซึมในระหว่างการฉายรังสีรักษาเนื้องอกในทางเดินอาหารถือเป็นงานที่ยาก

เครื่องวัดปริมาณรังสีแบบใหม่ อธิบายไว้ใน วิศวกรรมชีวการแพทย์, สามารถเปลี่ยนแปลงสิ่งนี้ได้ แคปซูลขนาด 18 x 7 มม. มีใยแก้วนำแสงแบบยืดหยุ่นฝังอยู่กับนาโนซินทิลเลเตอร์แบบคงตัวที่เจือด้วยแลนทาไนด์ อุปกรณ์ที่รับประทานได้ยังประกอบด้วยฟิล์มโพลีอะนิลีนที่ตอบสนองต่อค่า pH โมดูลของไหลสำหรับการเก็บตัวอย่างของเหลวในกระเพาะอาหารแบบไดนามิก เซ็นเซอร์ปริมาณและค่า pH ไมโครคอนโทรลเลอร์ในตัว และแบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์เพื่อจ่ายพลังงานให้กับแคปซูล

ผู้เขียนคนแรก Bo Hou และ Luying Yi จาก มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ และนักวิจัยร่วมอธิบายว่านาโนซินทิลเลเตอร์สร้างการเรืองแสงด้วยรังสีเมื่อมีรังสีเอกซ์ ซึ่งแพร่กระจายไปยังปลายเส้นใยผ่านการสะท้อนภายในทั้งหมด เซ็นเซอร์ปริมาณรังสีจะวัดสัญญาณแสงนี้เพื่อกำหนดรังสีที่ส่งไปยังพื้นที่เป้าหมาย

นอกจากการวัดปริมาณรังสีเอกซ์แล้ว แคปซูลยังวัดการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของ pH และอุณหภูมิในระหว่างการรักษาอีกด้วย ฟิล์มโพลีอะลินีนจะเปลี่ยนสีตามค่า pH ของน้ำในกระเพาะอาหารในโมดูลของไหล จากนั้นค่า pH จะถูกวัดโดยอัตราส่วนคอนทราสต์ของสีของเซ็นเซอร์ pH ซึ่งจะวิเคราะห์แสงหลังจากที่แสงผ่านฟิล์ม นอกจากนี้ แสงระเรื่อของนาโนซินทิลเลเตอร์หลังการฉายรังสีสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ยั่งยืนในตัวเองเพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลง pH แบบไดนามิกอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายชั่วโมงโดยไม่จำเป็นต้องกระตุ้นจากภายนอก นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าความสามารถนี้ยังไม่มีในแคปซูล pH ที่มีอยู่

สัญญาณโฟโตอิเล็กทริคจากเซ็นเซอร์ทั้งสองตัวได้รับการประมวลผลโดยวงจรตรวจจับแบบรวมที่ส่งข้อมูลแบบไร้สายไปยังแอปโทรศัพท์มือถือ เมื่อเปิดใช้งานแล้ว แอปจะสามารถรับข้อมูลจากแคปซูลแบบเรียลไทม์ผ่านการส่งสัญญาณบลูทูธ ข้อมูล เช่น ปริมาณรังสีที่ดูดกลืน อุณหภูมิและ pH ของเนื้อเยื่อ สามารถแสดงเป็นภาพกราฟิก จัดเก็บไว้ในเครื่องหรืออัปโหลดไปยังเซิร์ฟเวอร์คลาวด์เพื่อการจัดเก็บถาวรและการเผยแพร่ข้อมูล

ก่อนที่จะมี ในร่างกาย การทดสอบนี้ นักวิจัยได้ประเมินการตอบสนองต่อปริมาณรังสีของนาโนซินทิลเลเตอร์ พวกเขาใช้แบบจำลองการถดถอยบนโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อประมาณปริมาณรังสีจากข้อมูลการเรืองแสงของรังสี แสงระเรื่อ และอุณหภูมิ พวกเขาพัฒนาแบบจำลองโดยใช้จุดข้อมูลมากกว่า 3000 จุดที่บันทึกไว้ในขณะที่เปิดเผยแคปซูลกับรังสีเอกซ์ที่อัตราปริมาณรังสีตั้งแต่ 1 ถึง 16.68 mGy/นาที และอุณหภูมิ 32 ถึง 46°C

ทีมงานพบว่าทั้งความเข้มของแสงกัมมันตภาพรังสีและแสงระเรื่อเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแปรผันของปริมาณรังสี โดยแนะนำว่าการรวมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกันจะนำไปสู่การประมาณปริมาณรังสีที่ดูดซึมได้แม่นยำยิ่งขึ้น

จากนั้น นักวิจัยได้ตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องวัดปริมาณรังสีในกระต่ายโตเต็มวัย 10 ตัวที่ได้รับการดมยาสลบ หลังจากการผ่าตัดใส่แคปซูลเข้าไปในท้องของสัตว์แต่ละตัว พวกเขาก็ทำการสแกน CT เพื่อระบุตำแหน่งและมุมที่แม่นยำของแคปซูล จากนั้นพวกเขาฉายรังสีสัตว์แต่ละตัวหลายครั้งในช่วงเวลา XNUMX ชั่วโมงโดยใช้อัตราปริมาณรังสีเอกซ์แบบก้าวหน้า

“เครื่องวัดปริมาตรแบบไร้สายของเราจะระบุปริมาณรังสีในกระเพาะอาหารได้อย่างแม่นยำ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงค่า pH และอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยแบบเรียลไทม์” ทีมงานรายงาน “แคปซูลที่ใส่เข้าไปในช่องทางเดินอาหารสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของ pH และอุณหภูมิใกล้กับอวัยวะที่ถูกฉายรังสีได้อย่างรวดเร็ว”

แคปซูลขนาดจิ๋วที่กินได้ช่วยรักษาความผิดปกติของระบบทางเดินอาหาร

ก่อนที่จะสามารถทดสอบแคปซูลวัดปริมาณรังสีทางคลินิกได้ จำเป็นต้องพัฒนาระบบกำหนดตำแหน่งเพื่อวางและยึดไว้ที่ตำแหน่งเป้าหมายหลังจากกลืนเข้าไป จำเป็นต้องมีการสอบเทียบการแปลงจากสัญญาณแสงไปเป็นปริมาณที่ดูดซึมได้ดีขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้นก่อนการประเมินทางคลินิก

ศักยภาพของเครื่องวัดปริมาตรใหม่มีมากกว่าการใช้งานในทางเดินอาหาร นักวิจัยมองเห็นการใช้เพื่อติดตามปริมาณรังสีของการบำบัดมะเร็งต่อมลูกหมาก เช่น การใช้แคปซูลที่ยึดอยู่ในทวารหนัก การวัดขนาดยาที่ดูดซึมแบบเรียลไทม์ในเนื้องอกในช่องจมูกหรือในสมองอาจเป็นไปได้เช่นกัน หากสามารถใส่แคปซูลขนาดเล็กลงในโพรงจมูกส่วนบนได้

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตไอสตรีม. ข้อมูลอัจฉริยะ Web3 ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
• ซื้อและขายหุ้นในบริษัท PRE-IPO ด้วย PREIPO® เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/