研究人员发明的小说可摄取的胶囊x射线剂量计实时放射治疗监测

胃癌是全世界最常见的癌症之一。新发明的研究人员从新加坡国立大学(NUS)可能有助于改善这种癌症的治疗通过提高放疗的精度,这是常用的结合治疗方法,如手术、化疗或免疫疗法。

现代放射治疗领域的精密瞄准肿瘤组织同时最小化损害健康组织是至关重要的。然而,低功效和变量的结果仍然是一个挑战由于病人多样性,治疗不确定性和交付类型方面的差异。实时监控交付的剂量的辐射和吸收,特别是在胃肠道,可以提高放疗的精度提高其有效性,但是很难实现。此外,现有的方法用于监测生化指标如pH值和温度对于放疗的综合评价是不够的。

为了解决这个挑战,刘于宁波教授领导的研究小组在新加坡国立大学化学系教师的科学,与新加坡国立大学的研究人员合作勇厕所林医学院,清华大学和深圳先进技术研究所开发了一个可摄取的x射线剂量计,实时检测辐射剂量。结合小说胶囊设计和基于神经网络的回归模型计算辐射剂量胶囊从捕获的信息,研究小组发现,他们可以提供大约五倍准确监测剂量比目前的标准方法。

这一技术突破发表在杂志上自然生物医学工程2023年4月13日。

临床指示剂,如金属氧化物半导体场效应晶体管,热释光传感器和光学兴奋的电影通常直接放置于或接近病人的皮肤来估计辐射剂量专注于目标区域。尽管这些剂量测定法与门户电子成像设备一直探索治疗验证,这些设备可以是昂贵的,此外,他们吸收辐射,减少对患者的辐射剂量。可吸收的传感器是有限的pH值和压力监测,和需要一个便宜的可食用传感器可以同时跟踪生化指标和x射线在胃肠道吸收剂量放疗。

教授为了解决这些局限性,刘和他的团队开发了一种新型可吸收的x射线剂量计胶囊能够测量的放射剂量,和生理变化在pH值和温度实时肠胃放疗。胶囊的关键组件包括一个灵活的光纤封装与nanoscintillators照亮的辐射,pH-responsive电影,射流模块与多个动态胃的入口流体取样、剂量和pH值测量的两个传感器,单片机电路板传输到光电信号处理移动应用程序和一个按钮氧化银电池供电胶囊。

当胶囊摄取和到达胃肠道,nanoscintillators将表现出高度发光的存在增加了x射线辐射。胶囊内的传感器措施的辉光nanoscintillators确定辐射传递到目标区域。

同时,射流模块允许胃液体收集pH检测通过一部电影改变颜色根据博士这个颜色的变化被第二个胶囊内的传感器。此外,两个传感器可以检测温度可以让任何负面反应的放疗治疗,如过敏。

两个传感器的光电信号处理由一个单片机电路板发送信息通过蓝牙技术和天线手机应用。利用神经网络回归模型,移动应用程序处理原始数据显示信息,如放射治疗剂量以及温度和pH值的组织接受放射治疗。

“我们的小说胶囊是改变提供负担得起的和有效的监控放射治疗的有效性。它有可能提供质量保证,正确的剂量的辐射将达到病人,”刘教授说。

胶囊剂量计测量18毫米长度和7毫米宽,补品和药物的常用尺寸,生产和成本年代50美元。目前设计的监控放射治疗剂量为胃癌,它也可以用来监测不同恶性肿瘤的治疗进一步定制胶囊的大小。例如,使小胶囊可以允许它被放置在直肠前列腺癌近距离放射疗法或者上鼻腔实时吸收剂量测量的鼻咽或脑瘤,最小化辐射损害周围的结构。

研究小组正在努力把他们的创新临床应用。进一步的研究包括确定摄入后囊的位置和姿态,开发一个健壮的定位系统来锚定胶囊在目标站点,进一步校准的准确性可摄取的指示剂,临床使用安全有效。