放射線治療のリアルタイムモニタリングのための新しいカプセル型X線線量計を考案(NUS researchers invent novel ingestible capsule X-ray dosimeter for real-time radiotherapy monitoring)

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2023-04-14 シンガポール国立大学(NUS)

シンガポール国立大学(NUS)の研究者らが、放射線治療中におけるリアルタイムの放射線量、pH、温度の監視が可能な経口カプセルを開発した。この新しい治療方式により、胃がん患者の治療精度を向上し、放射線治療の効果を高めることができる。
カプセル内部には、柔軟な光ファイバー、ナノスチンセレータ、pH応答性フィルム、複数の流体モジュールなどが備わっており、放射線が検知されるとカプセル内のセンサーが瞬時に情報をスマートフォンアプリに送信する。カプセルの大きさは一般的なサプリメントや薬のサイズに相当し、製造費は50シンガポールドル。
現在は、胃がんの放射線治療に利用されるが、カプセルのサイズのカスタマイズにより、他のがん治療でも使用が可能である。

<関連情報>

放射線治療のリアルタイムモニタリングのための飲み込み型X線線量計 A swallowable X-ray dosimeter for the real-time monitoring of radiotherapy

Bo Hou,Luying Yi,Dehong Hu,Zichao Luo,Duyang Gao,Chao Li,Bowen Xing,Jiong-Wei Wang,Chuen Neng Lee,Rong Zhang,Zonghai Sheng,Bin Zhou & Xiaogang Liu
Nature Biomedical Engineering  Published:13 April 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41551-023-01024-2

extended data figure 1

Abstract

Monitoring X-ray radiation in the gastrointestinal tract can enhance the precision of radiotherapy in patients with gastrointestinal cancer. Here we report the design and performance, in the gastrointestinal tract of rabbits, of a swallowable X-ray dosimeter for the simultaneous real-time monitoring of absolute absorbed radiation dose and of changes in pH and temperature. The dosimeter consists of a biocompatible optoelectronic capsule containing an optical fibre, lanthanide-doped persistent nanoscintillators, a pH-sensitive polyaniline film and a miniaturized system for the wireless readout of luminescence. The persistent luminescence of the nanoscintillators after irradiation can be used to continuously monitor pH without the need for external excitation. By using a neural-network-based regression model, we estimated the radiation dose from radioluminescence and afterglow intensity and temperature, and show that the dosimeter was approximately five times more accurate than standard methods for dose determination. Swallowable dosimeters may help to improve radiotherapy and to understand how radiotherapy affects tumour pH and temperature.

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