Измерение дозы при лучевой терапии опухолей желудочно-кишечного тракта сложная задача. Новый дозиметр может это изменить. Капсула размером 18×7 мм содержит гибкое оптическое волокно со встроенными стойкими наносцинтилляторами, содержащими лантаниды. Устройство для приема внутрь включает полианилиновую пленку, реагирующую на рН, жидкостный модуль для динамического отбора проб желудочного сока, датчики дозы и рН, встроенный микроконтроллер и батарею на основе оксида серебра для питания капсулы.
Наносцинтилляторы могут производить свечение, когда на них попадает рентгеновское излучение. Это свечение распространяется по волокну и при этом не теряется благодаря оптическому феномену полного внутреннего отражения.
Датчик дозы измеряет этот световой сигнал, чтобы определить излучение, доставленное в целевую область.
Помимо рентгеновской дозиметрии, капсула измеряет физиологические изменения pH и температуры во время лечения. Пленка меняет цвет в зависимости от кислотности желудочного сока в теле. Приложенный к ней датчик анализирует цвет после прохождения через пленку и определяет уровень pH. Кроме того, можно использовать свечение наносцинтилляторов, чтобы создать самоподдерживающийся источник света, который позволяет непрерывно следить за изменениями pH в течение нескольких часов, без внешнего возбуждения.
Фотоэлектрические сигналы от двух датчиков обрабатываются интегрированной схемой обнаружения, которая передает информацию в приложение для мобильного телефона.
После активации приложение получает данные с капсулы в режиме реального времени через Bluetooth. Доза облучения, температура и рН тканей могут отображаться графически, храниться локально или загружаться на облачные серверы для постоянного хранения.
Исследователи проверили работу дозиметра на трех взрослых кроликах под наркозом. После хирургического введения капсулы в желудок каждого животного они выполнили компьютерную томографию, чтобы определить точное положение и угол наклона капсулы. Затем они облучали каждое животное несколько раз в течение 10 часов, используя прогрессивную мощность дозы рентгеновского излучения. Беспроводной дозиметр точно определял дозу радиации в желудке, а также мельчайшие изменения рН и температуры.
Перед клиническими испытаниями капсулы дозиметра необходимо разработать систему позиционирования, позволяющую поместить и закрепить ее в целевом месте после проглатывания, а также нужна более точная калибровка преобразования оптического сигнала в поглощенную дозу. Потенциал дозиметра выходит за рамки ЖКТ. Исследователи предполагают, что его можно использовать для мониторинга дозы при брахитерапии рака предстательной железы, например, с использованием капсулы, закрепленной в прямой кишке. При опухолях носоглотки или головного мозга можно поместить капсулу меньшего размера в верхнюю часть носовой полости.
