Разработен е поглъщаем дозиметър за мониторинг на лъчевата терапия

Изследователи от Сингапур и Китай са разработили поглъщаем рентгенов дозиметър с размерите на голяма капсула, който в реално време следи радиационната терапия на стомашно-чревния тракт. При тест за доказване на концепцията при облъчени зайци прототипът е бил около пет пъти по-точен от сегашните стандартни мерки за наблюдение на дозата, която животните получават. Това може да направи лъчетерапията по-безопасна и по-ефективна, като потенциално намали тежестта на страничните ефекти.

Измерването на дозата при лъчева терапия на тумори на стомашно-чревния тракт е сложна задача. Новият дозиметър може да промени това. Капсулата с размери 18×7 mm съдържа гъвкаво оптично влакно с вградени устойчиви наносцинтилатори, съдържащи лантаниди. Устройството за поглъщане включва реагиращ на рН полианилинов филм, течен модул за динамично вземане на проби от стомашния сок, сензори за дозата и рН, вграден микроконтролер и батерия от сребърен оксид за захранване на капсулата.

Наносцинтилаторите могат да излъчват светлина, когато са изложени на рентгенови лъчи. Тази луминесценция се разпространява по влакното и не се губи поради оптичното явление пълно вътрешно отражение. Сензорът за дозата измерва този светлинен сигнал, за да определи количеството радиация, доставено в целевата област.

В допълнение към рентгеновата дозиметрия капсулата измерва физиологичните промени в рН и температурата по време на лечението. Филмът променя цвета си в зависимост от киселинността на стомашния сок в организма. Прикрепеният към него сензор анализира цвета след преминаване през филма и определя нивото на рН. Възможно е също така да се използва светенето на наносцинтилаторите за създаване на самоподдържащ се светлинен източник, който дава възможност за непрекъснато наблюдение на промените в рН в продължение на няколко часа, без външна стимулация.

Фотоелектричните сигнали от двата сензора се обработват от интегрирана схема за детектиране, която изпраща информацията към приложение за мобилен телефон.

След като бъде активирано, приложението започва да получава данни в реално време от капсулата чрез Bluetooth безжична връзка. Радиационната доза, температурата и рН на тъканите могат да се показват графично, да се съхраняват локално или да се качват в облачни сървъри за постоянно съхранение.

Изследователите са тествали работата на дозиметъра върху три възрастни заека под анестезия. След като хирургически вкарват капсулата в стомаха на всяко животно, те правят компютърна томография, за да определят точното положение и ъгъл на капсулата. След това облъчват всяко животно няколко пъти в продължение на 10 часа, като използват прогресивна мощност на дозата рентгенови лъчи. Безжичният дозиметър прецизно определя дозата на облъчване в стомаха, както и малките промени в рН и температурата.

Изследователите считат, че новата капсула би могла да се използва за следене на дозата при брахитерапия на рак на простатата, например с помощта на капсула, закрепена в ректума. При назофарингеални или мозъчни тумори една по-малка капсула може да се постави в горната част на носната кухина.