Ковтаючий рентгенівський дозиметр контролює радіотерапію в режимі реального часу – Physics World

Дослідники з Сінгапуру та Китаю розробили рентгенівський дозиметр, який можна проковтнути, розміром з велику капсулу таблетки, який може контролювати променеву терапію шлунково-кишкового тракту в режимі реального часу. У тестах на підтвердження концепції на опромінених кроликах їх прототип виявився приблизно в п’ять разів точнішим, ніж поточні стандартні заходи для моніторингу доставленої дози.

Можливість точного моніторингу променевої терапії в режимі реального часу під час лікування дозволить оцінити на місці поглинена доза радіації в органах, що обмежують дозу, таких як шлунок, печінка, нирки та спинний мозок. Це може зробити променеву терапію безпечнішою та ефективнішою, потенційно зменшивши тяжкість побічних ефектів. Однак вимірювання доставленої та поглиненої дози під час променевої терапії пухлин шлунково-кишкового тракту є складним завданням.

Новий дозиметр, описаний в Природа Біомедична інженерія, може змінити це. Капсула розміром 18 x 7 мм містить гнучке оптичне волокно, у яке вмонтовані стійкі наносцинтилятори, леговані лантаноїдами. Пристрій для ковтання також містить поліанілінову плівку, що реагує на рН, рідинний модуль для динамічного відбору проб шлункової рідини, датчики дози та pH, вбудований мікроконтролер і батарею з оксиду срібла для живлення капсули.

Перші автори Бо Хоу та Луін І з Національний університет Сінгапуру і співдослідники пояснюють, що наносцинтилятори генерують радіолюмінесценцію в присутності рентгенівського випромінювання, яке поширюється до кінців волокна шляхом повного внутрішнього відбиття. Датчик дози вимірює цей світловий сигнал, щоб визначити випромінювання, яке доставляється до цільової області.

Крім рентгенівської дозиметрії, капсула також вимірює фізіологічні зміни pH і температури під час лікування. Поліалінінова плівка змінює колір відповідно до рН шлункової рідини в рідинному модулі; рН потім вимірюється за коефіцієнтом колірної контрастності датчика рН, який аналізує світло після того, як воно проходить через плівку. Крім того, післясвітіння наносцинтиляторів після опромінення можна використовувати як самопідтримуване джерело світла для постійного моніторингу динамічних змін рН протягом кількох годин без необхідності зовнішнього збудження. Дослідники зазначають, що ця можливість поки що недоступна для існуючих капсул pH.

Фотоелектричні сигнали від двох датчиків обробляються інтегрованою схемою виявлення, яка бездротовим способом передає інформацію в додаток для мобільного телефону. Після активації програма може отримувати дані з капсули в режимі реального часу за допомогою передачі Bluetooth. Такі дані, як поглинена доза випромінювання, температура та рН тканин, можна відображати графічно, зберігати локально або завантажувати на хмарні сервери для постійного зберігання та розповсюдження даних.

До в природних умовах Під час тестування дослідники оцінили реакцію на дозу наносцинтиляторів. Вони використовували регресійну модель на основі нейронної мережі, щоб оцінити дозу радіації за даними радіолюмінесценції, післясвітіння та температури. Вони розробили модель, використовуючи понад 3000 точок даних, записаних під час впливу на капсулу рентгенівського випромінювання з потужністю дози від 1 до 16.68 мГр/хв і температурою від 32 до 46 ℃.

Команда виявила, що інтенсивність радіолюмінесценції та післясвічення прямо пропорційна змінам дози, припускаючи, що поєднання цих двох призведе до більш точних оцінок поглиненої дози.

Потім дослідники перевірили роботу дозиметра на трьох дорослих кроликах під наркозом. Після хірургічного введення капсули в шлунок кожної тварини вони провели КТ, щоб визначити точне положення та кут капсули. Потім вони опромінювали кожну тварину кілька разів протягом 10 годин, використовуючи прогресивну потужність дози рентгенівського випромінювання.

«Наш бездротовий дозиметр точно визначав дозу радіації в шлунку, а також хвилинні зміни рН і температури в режимі реального часу», — повідомляє команда. «Капсула, вставлена ​​в порожнину шлунково-кишкового тракту, була здатна швидко виявляти зміни pH і температури поблизу опромінених органів».

Маленька капсула для проковтування допомагає лікувати шлунково-кишкові розлади

Перш ніж капсулу дозиметра можна буде клінічно випробувати, необхідно розробити систему позиціонування, щоб розмістити та закріпити її на цільовому місці після проковтування. Краще та точніше калібрування перетворення оптичного сигналу в поглинену дозу також необхідне перед клінічною оцінкою.

Потенціал нового дозиметра виходить за межі шлунково-кишкового тракту. Дослідники передбачають його використання для моніторингу дози брахітерапії раку простати, наприклад, за допомогою капсули, закріпленої в прямій кишці. Вимірювання поглиненої дози в реальному часі при пухлинах носоглотки або мозку також може бути можливим, якщо капсулу меншого розміру можна помістити у верхню носову порожнину.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• Карбування майбутнього з Адріенн Ешлі. Доступ тут.
• Купуйте та продавайте акції компаній, які вийшли на IPO, за допомогою PREIPO®. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/swallowable-x-ray-dosimeter-monitors-radiotherapy-in-real-time/